Какие виды батарей бывают: 404 ошибка — страница не найдена.

Содержание

Виды и типы аккумуляторных батарей — подробно!

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
Опубликовано 25.06.2015 19:00
Автор: Abramova Olesya

Аккумуляторная батарея – это источник постоянного тока, который предназначен для накопления и хранения энергии. Подавляющее число типов аккумуляторных батарей основано на циклическом преобразовании химической энергии в электрическую, это позволяет многократно заряжать и разряжать батарею.

Еще в 1800 году Алессандро Вольта произвел поразительное открытие, когда опустил в банку, наполненную кислотой, две металлические пластины – медную и цинковую, после чего доказал, что по соединяющей их проволоке протекает электрический ток. Спустя более чем 200 лет, современные аккумуляторные батареи продолжают производить на основе открытия Вольта.

Рисунок 1. Вольтов столб из шести элементов.

Рисунок 2. Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта

Со времени изобретения первого аккумулятора прошло не больше 140 лет и сейчас сложно представить современный мир без резервных источников питания на основе батарей. Аккумуляторы применяются всюду, начиная с самых безобидных бытовых устройств: пульты управления, переносные радиоприемники, фонари, ноутбуки, телефоны, и заканчивая системами безопасности финансовых учреждений, резервными источниками питания для центров хранения и передачи данных, космической отраслью, атомной энергетикой, связью и т. д.

Развивающийся мир нуждается в электрической энергии столь сильно, сколько человеку нужен кислород для жизни. Поэтому конструкторы и инженеры ежедневно ведут работу по оптимизации имеющихся типов аккумуляторов и периодически разрабатывают новые виды и подвиды.

Основные виды аккумуляторов приведены в таблице №1.

Тип

Применение

Обозначение

Рабочая температура, ºC

Напряжение элемента, В

Удельная энергия, Вт∙ч/кг

Литий-ионный (Литий-полимерный, литий-марганцевый, литий-железно-сульфидный, литий-железно-фосфатный, литий-железо-иттрий-фосфатный, литий-титанатный, литий-хлорный, литий-серный)

Транспорт, телекоммуникации, системы солнечной энергии, автономное и резервное электроснабжение, Hi-Tech, мобильные источники питания, электроинструмент, электромобили и т.д.

Li-Ion (Li-Co, Li-pol, Li-Mn, LiFeP, LFP, Li-Ti, Li-Cl, Li-S)

-20 … +40

3,2-4,2

280

никель-солевой

Автомобильный транспорт, Ж\Д транспорт, Телекоммуникации, Энергетика, в том числе альтернативная, Системы накопления энергии

Na/NiCl

-50 … +70

2,58

140

никель-кадмиевый

Электрокары, речные и морские суда, авиация

Ni-Cd

–50 … +40

1,2-1,35

40 – 80

железо-никелевый

Резервное электропитание, тяговые для электротранспорта, цепи управления

Ni-Fe

–40 … +46

1,2

100

никель-водородный

Космос

Ni-h3

 

1,5

75

никель-металл-гидридный

электромобили, дефибрилляторы, ракетно-космическая техника, системы автономного энергоснабжения, радиоаппаратура, осветительная техника.

Ni-MH

–60 … +55

1,2-1,25

60 – 72

никель-цинковый

Фотоаппараты

Ni-Zn

–30 … +40

1,65

60

свинцово-кислотный

Системы резервного питания, бытовая техника, ИБП, альтернативные источники питания, транспорт, промышленность и т.д.

Pb

–40 … +40

2, 11-2,17

30 – 60

серебряно-цинковый

Военная сфера

Ag-Zn

–40 … +50

1,85

<150

серебряно-кадмиевый

Космос, связь, военные технологии

Ag-Cd

–30 … +50

1,6

45 – 90

цинк-бромный

 

Zn-Br

 

1,82

70 – 145

цинк-хлорный

 

Zn-Cl

–20 … +30

1,98-2,2

160 – 250

Таблица №1. Классификация аккумуляторных батарей.

Исходя из приведенных данных в таблице №1, можно прийти к выводу, что существует достаточно много видов аккумуляторов, отличных по своим характеристикам, которые оптимизированы для применения в разнообразных условиях и с различной интенсивностью. Применяя для производства новые технологии и компоненты, ученым удается достигать нужных характеристик для конкретной области применения, к примеру, для космических спутников, космических станций и другого космического оборудования были разработаны никель-водородные аккумуляторы. Конечно, в таблице приведены далеко не все типы, а лишь основные, которые получили распространение.

Современные системы резервного и автономного электропитания для промышленного и бытового сегмента основаны на разновидностях свинцово-кислотных, никель-кадмиевых (реже применяются железо-никелевый тип) и литий-ионных аккумуляторах, поскольку эти химические источники питания безопасны и имеют приемлемые технические характеристики и стоимость.

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи

Этот тип является самым востребованным в современном мире по причине универсальных особенностей и невысокой стоимости. Благодаря наличию большого количества разновидностей, свинцово-кислотные аккумуляторы применяется в областях систем резервного питания, системах автономного электроснабжения, солнечных электростанций, ИБП, различных видах транспорта, связи, системах безопасности, различных видах портативных устройств, игрушках и т. д.

Принцип действия свинцово-кислотных батарей

Основа работы химических источников питания основана на взаимодействии металлов и жидкости – обратимой реакции, которая возникает при замыкании контактов положительных и отрицательных пластин. Свинцово-кислотные аккумуляторы, как понятно из названия, состоят из свинца и кислоты, где положительно заряженными пластинами является свинец, а отрицательно заряженными – оксид свинца. Если подключить к двум пластинам лампочку, цепь замкнется и возникнет электрический ток (движение электронов), а внутри элемента возникнет химическая реакция.

В частности, происходит коррозия пластин батареи, свинец покрывается сульфатом свинца. Таким образом, в процессе разряда аккумулятора на всех пластинах будет образовываться налет из сульфата свинца. Когда аккумулятор полностью разряжен, его пластины покрыты одинаковым металлом – сульфатом свинца и имеют практически одинаковый заряд относительно жидкости, соответственно, напряжение батареи будет очень низким.

Если к батарее подключить зарядное устройство к соответствующим клеммам и включить его, ток будет протекать в кислоте в обратном направлении. Ток будет вызывать химическую реакцию, молекулы кислоты – расщепляться и за счет этой реакции будет происходить удаление сульфата свинца с положительных и отрицательных пластилин батареи. В финальной стадии зарядного процесса пластины будут иметь первозданный вид: свинец и оксид свинца, что позволит им снова получить разный заряд, т. е. батарея будет полностью заряжена.

Однако на практике все выглядит немного иначе и пластины электродов очищаются не полностью, поэтому аккумуляторы имеют определенный ресурс, по достижении которого емкость снижается до 80-70% от изначальной.

Рисунок №3. Электрохимическая схема свинцово-кислотного аккумулятора (VRLA).

Типы свинцово-кислотных батарей

  • Lead–Acid, обслуживаемые – 6, 12В батареи. Классические стартерные аккумуляторы для двигателей внутреннего сгорания и не только. Нуждаются в регулярном обслуживании и вентиляции. Подвержены высокому саморазряду.

  • Valve Regulated Lead–Acid (VRLA), необслуживаемые – 2, 4, 6 и 12В батареи. Недорогие аккумуляторы в герметизированном корпусе, которые можно использовать в жилых помещениях, не требуют дополнительной вентиляции и обслуживания. Рекомендованы для использования в буферном режиме.

  • Absorbent Glass Mat Valve Regulated Lead–Acid (AGM VRLA), необслуживаемые – 4, 6 и 12В батареи. Современные аккумуляторы свинцово-кислотного типа с абсорбированным электролитом (не жидкий) и стекловолоконными разделительными сепараторами, которые значительно лучше сохраняют свинцовые пластины, не давая им разрушаться. Такое решение позволило значительно снизить время заряда AGM батарей, поскольку зарядный ток может достигать 20-25, реже 30% от номинальной емкости.

    Аккумуляторы AGM VRLA имеют множество модификаций с оптимизированными характеристиками для циклического и буферного режимов работы: Deep – для частых глубоких разрядов, фронт-терминальные – для удобного расположения в телекоммуникационных стойках, Standard – общего назначения, High Rate – обеспечивают лучшую разрядную характеристику до 30% и подходят для мощных источников бесперебойного питания, Modular – позволяют создавать мощные батарейные кабинеты и т. д.

    Рисунок №4. AGM VRLA аккумуляторы EverExceed.

  • GEL Valve Regulated Lead–Acid (GEL VRLA), необслуживаниемые – 2, 4, 6 и 12В батареи. Одна из последних модификаций свинцово-кислотного типа аккумуляторов. Технология основана на применение гелеобразного электролита, который обеспечивает максимальный контакт с отрицательными и положительными пластинами элементов и сохраняет однообразную консистенцию по всему объему. Данный тип аккумуляторов требует «правильного» зарядного устройства, которое обеспечит требуемый уровень тока и напряжения, лишь в этом случае можно получить все преимущества по сравнению с AGM VRLA типом.

    Химические источники питания GEL VRLA, как и AGM, имеют множество подвидов, которые наилучшим образом подходят для определенных режимов работы. Самыми распространенными являются серии Solar – используются для систем солнечной энергии, Marine – для морского и речного транспорта, Deep Cycle – для частых глубоких разрядов, фронт-терминальные – собраны в специальных корпусах для телекоммуникационных систем, GOLF – для гольф-каров, а также для поломоечных машин, Micro – небольшие аккумуляторы для частого использования в мобильных приложениях, Modular – специальное решение по созданию мощных аккумуляторных банков для накопления энергии и т. д.

    Рисунок №5. GEL VRLA аккумулятор EverExceed.

     

     

     

  • OPzV, необслуживаемые – 2В батареи. Специальные свинцово-кислотные элементы типа OPZV произведены с применением трубчатых пластин анода и сернокислотным гелеобразным электролитом. Анод и катод элементов содержат дополнительный металл – кальций, благодаря которому повышается стойкость электродов к коррозии и увеличивается срок службы. Отрицательные пластины – намазные, эта технология обеспечивает лучший контакт с электролитом.

    Аккумуляторы OPzV устойчивы к глубоким разрядам и обладают длительным сроком службы до 22 лет. Как правило, для изготовления подобных элементов питания применяются только лучшие материалы, чтобы обеспечить высокую эффективность работы в циклическом режиме.

    Применение OPzV аккумуляторов востребовано в телекоммуникационных установках, системах аварийного освещения, источниках бесперебойного питания, системах навигации, бытовых и промышленных системах накопления энергии и солнечной электрогенерации.


    Рисунок №6. Строение OPzV аккумулятора EverExceed.

  • OPzS, малообслуживаемые – 2, 6, 12В батареи. Стационарные заливные свинцово-кислотные аккумуляторы OPzS производятся с трубчатыми пластинами анода с добавлением сурьмы. Катод также содержит небольшое количество сурьмы и представляет собой намазной решетчатый тип. Анод и катод разделены микропористыми сепараторами, которые предотвращают короткое замыкание. Корпус аккумуляторов выполнен из специального ударопрочного, устойчивого к химическому воздействию и огню прозрачного пластика, а вентилируемые клапаны относятся к пожаробезопасному типу и обеспечивают защиту от возможного попадания пламени и искр.

    Прозрачные стенки позволяют удобно контролировать уровень электролита при помощи отметок минимального и максимального значения. Специальная структура клапанов дает возможность без их снятия доливать дистиллированную воду и промерять плотность электролита. В зависимости от нагрузки, долив воды осуществляется раз в один – два года.

    Аккумуляторные батареи типа OPzS обладают самыми высокими характеристиками среди всех других видов свинцово-кислотных батарей. Срок службы может достигать 20 – 25 лет и обеспечивать ресурс до 1800 циклов глубокого 80% разряда.

    Применение подобных батарей необходимо в системах с требованиями среднего и глубокого разряда, в т.ч. где наблюдаются пусковые токи средней величины.

    Рисунок №7. OPzS аккумулятор Victron Energy.

Характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

Анализируя приведенные в таблице №2 данные, можно прийти к выводу, что свинцово-кислотные аккумуляторы обладают широким выбором моделей, которые подходят для различных режимов работы и условий эксплуатации.

Тип

LA

VRLA

AGM VRLA

GEL VRLA

OPzV

OPzS

Емкость, Ампер/час

10 – 300

1 – 300

1 – 3000

1 – 3000

50 – 3500

50 – 3500

Напряжение, Вольт

6, 12

4, 6, 12

2, 4, 6, 12

2, 6, 12

2

2

Оптимальная глубина разряда, %

 

30

<40

<50

<60

<60

Допустимая глубина разряда, %

 

<75

<80

<90

<90

<100

Циклический ресурс, D. O.D.=50%

 

<250-300

<1000

<1400

<3200

<3300

Оптимальная температура, °С

0 … +45

+15 … +25

+10 … +25

+10 … +25

0 … +30

0 … +30

Диапазон рабочих температур, °С

–50 … +70

–35 … +60

–40 … +70

–40 … +70

–40 … +70

–40 … +70

Срок службы, лет при +20°С

<7

<7

5 – 15

8 – 15

15 – 20

17 – 25

Саморазряд, %

3 – 5

2 – 3

1 – 2

1 – 2

1 – 2

1 – 2

Макс. ток заряда, % от емкости

10 – 20

20 – 25

20 – 30

15 – 20

15 – 20

10 – 15

Минимальное время заряда, ч

8 – 12

6 – 10

6 – 10

8 – 12

10 – 14

10 – 15

Требования к обслуживанию

3 – 6 мес.

нет

нет

нет

нет

1 – 2 года

Средняя стоимость, $, 12В/100Ач.

70 – 150

200 – 250

250 – 380

350 – 500

1000 – 1400

1500 – 3500

Таблица №2. Сравнительные характеристики по видам свинцово-кислотных батарей.

Для анализа использовались усредненные данные более чем 10-ти производителей батарей, продукция которых представлена на рынке Украины в течение длительного времени и успешно применяется во многих областях (EverExceed, B.B. Battery, CSB, Leoch, Ventura, Challenger, C&D Techologies, Victron Energy, SunLight, Troian и другие).

Литий-ионные (литиевые) аккумуляторные батареи

История прохождения происхождения уходит в 1912 год, когда Гилберт Ньютон Льюис работал над вычислением активностей ионов сильных электролитов и проводил исследования электродных потенциалов целого ряда элементов, включая литий. С 1973 года работы были возобновлены и в результате появились первые элементы питания на основе лития, которые обеспечивали только один цикл разряда. Попытки создать литиевый аккумулятор затруднялись активностью свойств лития, которые при неправильных режимах разряда или заряда вызывали бурную реакцию с выделением высокой температуры и даже пламени. Компания Sony выпустила первые мобильные телефоны с подобными аккумуляторами, но была вынуждена отозвать продукцию обратно после нескольких неприятных инцидентов. Разработки не прекращались и в 1992 году появились первые «безопасные» аккумуляторы на основе ионов лития.

Аккумуляторы литий-ионного типа обладают высокой плотностью энергии и благодаря этому при компактном размере и легком весе обеспечивают в 2-4 раза большую емкость по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами. Несомненно, большим достоинством литий-ионных батарей является высокая скорость полной 100% перезарядки в течение 1-2 часов.

Li-ion батареи получили широкое применение в современной электронной технике, автомобилестроении, системах накопления энергии, солнечной генерации электроэнергии. Крайне востребованы в высокотехнологичных устройствах мультимедиа и связи: телефонах, планшетных компьютерах, ноутбуках, радиостанциях и т. д. Современный мир сложно представить без источников питания литий-ионного типа.

Принцип действия литиевых (литий-ионных) батарей

Принцип работы заключается в использовании ионов лития, которые связаны молекулами дополнительных металлов. Обычно, в дополнение к литию применяются литийкобальтоксид и графит. При разряде литий-ионного аккумулятора происходит переход ионов от отрицательного электрода (катода) к положительному (аноду) и наоборот при заряде. Схема аккумулятора предполагает наличие разделительного сепаратора между двумя частями элемента, это необходимо для предотвращения самопроизвольного перемещения ионов лития. Когда цепь аккумулятора замкнута и происходит процесс заряда или разряда, ионы преодолевают разделительный сепаратор стремясь к противоположно заряженному электроду.

Рисунок №8. Электрохимическая схема литий-ионного аккумулятора.

Благодаря своей высокой эффективности, литий-ионные аккумуляторы получили бурное развитие и множество подвидов, например, литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO4). Ниже приведена графическая схема работы этого подтипа.

Рисунок №9. Электрохимическая схема процесса разряда и разряда LiFePO4 батареи.

Типы литий-ионных аккумуляторов

Современные литий-ионные аккумуляторы имеют множество подтипов, основная разница которых заключается в составе катода (отрицательно заряженного электрода). Также может изменяться состав анода для полной замены графита или использования графита с добавлением других материалов.

Различные виды литий-ионных аккумуляторов обозначаются по их химическому разложению. Для рядового пользователя это может быть несколько сложно, поэтому каждый тип будет описан максимально подробно, включая его полное название, химическое определение, аббревиатуру и краткое обозначение. Для удобства описания будет использоваться сокращенное название.

  • Литий кобальт оксид (LiCoO2) – Обладает высокой удельной энергией, что делает литий-кобальтовый аккумулятор востребованным в компактных высокотехнологичных устройствах. Катод батареи состоит из оксида кобальта, тогда как анод – из графита. Катод имеет слоистую структуру и во время разряда ионы лития перемещаются от анода к катоду. Недостатком этого типа является относительно короткий срок службы, невысокая термическая стабильность и лимитированная мощность элемента.

    Литий-кобальтовые батареи не могут разряжаться и заряжаться током, превосходящим номинальную емкость, поэтому аккумулятор с емкостью 2,4Ач может работать с током 2,4А. Если для заряда будет применяться большая сила тока, то это вызовет перегрев. Оптимальный зарядный ток составляет 0,8C, в данном случае 1,92А. Каждый литий-кобальтовый аккумулятор комплектуется схемой защиты, которая ограничивает заряд и скорость разряда и лимитирует ток на уровне 1C.

    На графике (Рис. 10) отражены основные свойства литий-кобальтовых аккумуляторов с точки зрения удельной энергии или мощности, удельная мощность или способность обеспечивать высокий ток, безопасности или шансы воспламенения при высокой нагрузке, рабочая температура окружающей среды, срок службы и циклический ресурс, стоимость.

    Рисунок №10. Диаграмма основных свойств LiCoO2 аккумуляторов.

     

  • Литий Оксид Марганца (LiMn2O4, LMO) – первая информация об использовании лития с марганцевыми шпинелями была опубликована в научных докладах 1983 года. Компания Moli Energy в 1996 году выпустила первые партии аккумуляторов на основе литий-оксид-марганца в качестве материала катода. Такая архитектура формирует трехмерные структуры шпинели, что улучшает поток ионов к электроду, тем самым снижая внутреннее сопротивление и повышая возможные токи заряда. Также преимущество шпинели в термической стабильности и повышенной безопасности, однако циклический ресурс и срок службы ограничен.

    Низкое сопротивление обеспечивает возможность быстрого заряда и разряда литий-марганцевого аккумулятора с высоким током до 30А и кратковременно до 50А. Применяется для мощных электроинструментов, медицинского оборудования, а также гибридных и электрических транспортных средств.

    Потенциал литий-марганцевых аккумуляторов примерно на 30% ниже по сравнению с литий-кобальтовыми батареями, однако эта технология обладает примерно на 50% лучшими свойствами, чем аккумуляторы на основе никелевых химических компонентов. 

  • Литий Оксид Марганца (LiMn2O4, LMO) – первая информация об использовании лития с марганцевыми шпинелями была опубликована в научных докладах 1983 года. Компания Moli Energy в 1996 году выпустила первые партии аккумуляторов на основе литий-оксид-марганца в качестве материала катода. Такая архитектура формирует трехмерные структуры шпинели, что улучшает поток ионов к электроду, тем самым снижая внутреннее сопротивление и повышая возможные токи заряда. Также преимущество шпинели в термической стабильности и повышенной безопасности, однако циклический ресурс и срок службы ограничен.

    Низкое сопротивление обеспечивает возможность быстрого заряда и разряда литий-марганцевого аккумулятора с высоким током до 30А и кратковременно до 50А. Применяется для мощных электроинструментов, медицинского оборудования, а также гибридных и электрических транспортных средств.

    Потенциал литий-марганцевых аккумуляторов примерно на 30% ниже по сравнению с литий-кобальтовыми батареями, однако эта технология обладает примерно на 50% лучшими свойствами, чем аккумуляторы на основе никелевых химических компонентов.

    Гибкость конструкции позволяет инженерам оптимизировать свойства батареи и достичь длительного срока службы, высокой емкости (удельная энергия), возможности обеспечивать максимальный ток (удельная мощность). Например, с длительным сроком эксплуатации типоразмер элемента 18650 имеет емкость 1,1Ач, тогда как элементы, оптимизированные на повышенную емкость, – 1,5Ач, но при этом они имеют меньший срок службы.

    На графике (Рис. 12) отраженны не самые впечатляющие характеристики литий-марганцевых аккумуляторов, однако современные разработки позволили существенно повысить эксплуатационных характеристики и сделать этот тип конкурентным и широко применяемым.

    Рисунок №11. Диаграмма основных свойств LiMn2O4 аккумуляторов.

    Современные аккумуляторы литий-марганцевого типа могут производиться с добавлениями других элементов – литий-никель-марганец-кобальт оксид (NMC), подобная технология существенно продлевает срок службы и повышает показатели удельной энергии. Этот состав привносит лучшие свойства из каждой системы, так называемые LMO (NMC) применяются для большинства электромобилей, таких как Nissan, Chevrolet, BMW и т. д. 

  • Литий-Никель-Марганец-Кобальт оксид (LiNiMnCoO2 или NMC) – ведущие производители литий-ионных батарей сосредоточились на сочетании никеля-марганца-кобальта в качестве материалов катода (NMC). Похожий на литий-марганцевый тип, эти аккумуляторы могут быть адаптированы для достижения показателей высокой удельной энергии или высокой удельной мощности, однако, не одновременно. К примеру, элемент NMC типа 18650 в состоянии умеренной нагрузки имеет емкость 2,8Ач и может обеспечить максимальный ток 4-5А; NMC элемент, оптимизированный к параметрам повышенной мощности, имеет всего 2Втч, но может обеспечить непрерывный ток разряда до 20А. Особенность NMC заключается в сочетании никеля и марганца, в качестве примера можно привести поваренную соль, в которой основные ингредиенты натрий и хлорид, которые в отдельности являются токсичными веществами.

    Никель известен своей высокой удельной энергией, но низкой стабильностью. Марганец имеет преимущество формирования структуры шпинели и обеспечивает низкое внутреннее сопротивление, но при этом обладает низкой удельной энергией. Комбинируя эти два металла, можно получать оптимальные характеристика NMC аккумулятора для разных режимов эксплуатации.

    NMC аккумуляторы прекрасно подходят для электроинструмента, электровелосипедов и других силовых агрегатов. Сочетание материалов катода: треть никеля, марганца и кобальта обеспечивают уникальные свойства, а также снижают стоимость продукта в связи с уменьшением содержания кобальта. Другие подтипы, как NCM, CMN, CNM, MNC и MCN имеют отличное соотношение тройки металлов от 1/3-1/3-1/3. Обычно, точное соотношение держится производителем в секрете.

    Рисунок №12. Диаграмма основных свойств LiNiMnCoO2 аккумуляторов.

  • Литий-Железо-Фосфатные (LiFePO4) – в 1996 в университете штата Техас (и другими участниками) был применен фосфат в качестве катодного материала для литиевых аккумуляторов. Литий-фосфат предлагает хорошие электрохимические характеристики с низким сопротивлением. Это стало возможным с нано-фосфатом материала катода. Основными преимуществами являются высокий протекающий ток и длительный срок службы к тому же, хорошая термическая стабильность и повышенная безопасность.

    Литий-железо-фосфатные аккумуляторы терпимее к полному разряду и менее подвержены «старению», чем другие литий-ионные системы. Также LFP более устойчивы к перезаряду, но как и в других аккумуляторах литий-ионного типа, перезаряд может вызвать повреждение. LiFePO4 обеспечивает очень стабильное напряжение разряда – 3,2В, это же позволяет использовать всего 4 элемента для создания батареи стандарта 12В, что в свою очередь позволяет эффективно заменять свинцово-кислотные батареи. Литий-железо-фосфатные аккумуляторы не содержат кобальт, это существенно снижает стоимость продукта и делает его более экологически чистым. В процессе разряда обеспечивает высокий ток, а также может быть заряжен номинальным током всего за один час до полной емкости. Эксплуатация при низких температурах окружающей среды снижает производительность, а температура свыше 35ºС – несколько сокращается срок службы, но показатели намного лучше, чем у свинцово-кислотных, никель-кадмиевых или никель-металлогидридных аккумуляторов. Литий-фосфат имеет больший саморазряд, чем другие литий-ионные аккумуляторы, которые могут вызвать потребность балансировки батарейных кабинетов.

    Рисунок №13. Диаграмма основных свойств LiFePO4 аккумуляторов.

     

  • Литий-Никель-Кобальт-Оксид Алюминия (LiNiCoAlO2) – литий-никель-кобальто-оксид алюминиевые батареи (NCA) появились в 1999 году. Этот тип обеспечивает высокую удельную энергию и достаточную удельную мощность, а также длительный срок службы. Однако существуют риски воспламенения, в следствие чего был добавлен алюминий, который обеспечивает более высокую стабильность электрохимических процессов, протекающих в аккумуляторе при высоких токах разряда и заряда.

    Рисунок №14. Диаграмма основных свойств LiNiCoAlO2 аккумуляторов.

  • Литий-титанат (Li4Ti5O12) – аккумуляторы с анодами из литий-титаната были известны с 1980-х годов. Катод состоит из графита и имеет сходство с архитектурой типичной литий-металлической батареи. Литий-титанат имеет напряжение элемента 2,4В, может быть быстро заряжен и обеспечивает высокий разрядный ток 10C, который в 10 раз превышает номинальную емкость батареи.

    Литий-титанатные аккумуляторы отличаются повышенным циклическим ресурсом по сравнению с другими Li-ion видами батарей. Обладают высокой безопасностью, а также способны работать при низких температурах (до –30ºC) без ощутимого снижения рабочих характеристик.

    Недостаток заключается в достаточно высокой стоимости, а также в небольшом показателе удельной энергии, порядка 60-80Втч/кг, что вполне сопоставимо с никель-кадмиевыми аккумуляторами. Области применения: электрические силовые агрегаты и источники бесперебойного питания.

    Рисунок №15. Диаграмма основных свойств Li4Ti5O12 аккумуляторов.

  • Литий-полимерные аккумуляторы (Li-pol, Li-polymer, LiPo, LIP, Li-poly) – литий полимерные аккумуляторы отличаются от литий-ионных тем, что в них используется специальный полимерный электролит. Возникший ажиотаж к этому виду батарей с 2000-х годов длится до сегодняшнего времени. Основан он не безосновательно, т. к. при помощи специальных полимеров удалось создать батарею без жидкого или гелеобразного электролита, это дает возможность создавать батареи практически любой формы. Но основная проблема заключается в том, что твердый полимерный электролит обеспечивает плохую проводимость при комнатной температуре, а лучшие свойства демонтирует в разогретом состоянии до 60°С. Все попытки ученых обнаружить решение этой задачи оказали тщетны.

    В современных литий-полимерных батареях применяется небольшое количество гелевого электролита для лучшей проводимости при нормальной температуре. А принцип работы построен на одном из описанных выше типов. Самым распространенным является литий-кобальтовый тип с полимерным гелеобразным электролитом, который применяется в большинстве случаев.

    Основная разница между литий-ионными аккумуляторами и литий-полимерными заключается в том, что микропористый полимерный электролит заменяется традиционным разделительным сепаратором. Литий-полимер имеет немного больший показатель удельной энергии и дает возможность создавать тонкие элементы, но стоимость на 10-30% выше, чем литий-ионных. Существенная разница есть и в структуре корпуса. Если для литий-полимерных применяется тонкая фольга, которая дается возможность создавать настолько тонкие элементы питания, что они похожи на кредитные карты, то литий-ионные собираются в жестком металлическом корпусе для плотной фиксации электродов.

    Рисунок №17. Внешний вид Li-polymer аккумулятора для мобильного телефона.

Характеристики литий-ионных аккумуляторов

В таблице отсутствует максимальная емкость элементов, т. к. технология литий-ионных аккумуляторов не позволяет производить мощные отдельные элементы. Когда необходима высокая емкость или постоянный ток, батареи соединятся параллельно и последовательно при помощи перемычек. Состояние обязательно должна контролировать система батарейного мониторинга. Современные батарейные кабинеты для ИБП и солнечных электростанций на основе литиевых элементов могут достигать напряжения 500-700В постоянного тока с емкостью около 400А/ч, а также емкости 2000 – 3000Ач с напряжением 48 или 96В.

Параметр \ Тип

LiCoO2

LiMn2O4

LiNiMnCoO2

LiFePO4

LiNiCoAlO2

Li4Ti5O12

Напряжение элемента, Вольт;

3.6

3.7

3.6-3.7

3.2

3.6

2.4

Оптимальная глубина разряда, %;

85-90

85-90

85-90

85-90

85-90

85-90

Допустимая глубина разряда, %;

100

100

100

100

100

100

Циклический ресурс, D.O.D.=80%;

700 — 1000

1000 — 2000

1000 — 2000

1000 — 2000

1000 — 2000

5000 — 8000

Оптимальная температура, °С;

+20…+30

+20…+30

+20…+30

+20…+30

+20…+30

+20…+30

Диапазон рабочих температур, °С;

–10 …+60

–10 …+45

–10 …+55

–10 …+60

–10 …+55

–10 …+45

Срок службы, лет при +20°С;

5 – 7

10

10

20 — 25

20 — 25

18 — 25

Саморазряд в мес., %

1 – 2

1 – 2

1 – 2

1 – 2

1 – 2

1 – 2

Макс. ток разряда

1C

10C/30C 5с

2C

25 — 30C

1C

10C/30С 5с

Макс. ток заряда

0,7-1C

0,7-1C

0,7-1C

1C

0,7C

1C

Минимальное время заряда, ч

2 — 3

2 — 2.5

2 — 3

2 — 3

2 — 3

2 — 3

Требования к обслуживанию

нет

нет

нет

нет

нет

нет

Уровень стоимости

высокий

средний

средний

низкий

средний

высокий

Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи

Изобретателем является шведский ученый Вальдемар Юнгнер, который запатентовал технологию производства никель кадмиевого типа в 1899 году. D 1990 году возник патентный спор с Эдисоном, который Юнгнер проиграл в силу того, что не владел таким средствами, как его оппонент. Компания «Ackumulator Aktiebolaget Jungner», основанная Вальдемаром, оказалась на грани банкротства, однако, сменив название на «Svenska Ackumulator Aktiebolaget Jungner», предприятие все же продолжило свое развитие. В настоящее время предприятие, основанное разработчиком, носит название «SAFT AB» и производит одни из самых надежных никель-кадмиевых аккумуляторов в мире.

Никель-кадмиевые аккумуляторы относятся к очень долговечному и надежному типу. Существуют обслуживаемые и необслуживаемые модели с емкостью от 5 до 1500Ач. Обычно поставляются в виде сухо-заряженных банок без электролита с номинальным напряжением 1,2В. Несмотря на схожесть конструкции со свинцово-кислотными, никель- кадмиевые батареи имеют ряд существенных преимуществ в виде стабильной работы при температуре от –40°С, возможности выдерживать высокие пусковые токи, а также оптимизированы моделями для быстрого разряда. Ni-Cd батареи устойчивы к глубокому разряду, перезаряду и не требуют моментального заряда как свинцово-кислотный тип. Конструктивно производятся в ударопрочном пластике и хорошо переносят механические повреждения, не боятся вибрации и т.п.

Принцип действия никель-кадмиевых батарей

Щелочные аккумуляторы, электроды которых состоят из гидрата окиси никеля с добавлениями графита, окиси бария и порошкового кадмия. В качестве электролита, как правило, выступает раствор с 20%-ным содержанием калия и добавлением моногидрата лития. Пластины разделены изолирующими сепараторами во избежании замыкания, одна отрицательно заряженная пластина расположена между двумя положительно заряженными.

В процессе разряда никель-кадмиевой батареи происходит взаимодействие между анодом с гидратом окиси никеля и ионами электролита, образуя гидрат закиси никеля. В это же время катод из кадмия образует гидрат окиси кадмия, тем самым создавая разность потенциалов до 1,45В обеспечивая напряжение внутри аккумулятора и во внешней замкнутой цепи.

Процесс заряда никель-кадмиевых аккумуляторов сопровождается окислением активной массы анодов и переходом гидрата закиси никеля в гидрат окиси никеля. Одновременно катод восстанавливается с образованием кадмия.

Достоинством принципа действия никель-кадмиевой батареи является то, что все составляющие, которые образуются в процессе циклов разряда и заряда, почти не растворяются в электролите, а также не вступают в какие-либо побочные реакции.

Рисунок №16. Строение Ni-Cd аккумулятора.

Типы никель-кадмиевых аккумуляторов

В настоящее время батареи Ni-Cd используют чаще всего в промышленности, где требуется обеспечивать питанием разнообразные приложения. Некоторые производители предлагают несколько подвидов никель-кадмиевых аккумуляторов, которые обеспечивают наилучшую работу в определенных режимах:

  • время разряда 1,5 – 5 часов и более – обслуживаемые батареи;

  • время разряда 1,5 – 5 часов и более – необслуживаемые батареи;

  • время разряда 30 – 150 минут – обслуживаемые батареи;

  • время разряда 20 – 45 минут – обслуживаемые батареи;

  • время разряда 3 – 25 минут – обслуживаемые батареи.

Характеристики никель-кадмиевых аккумуляторов

Параметр \ Тип

Никель-кадмиевые / Ni-Cd

Емкость, Ампер/час;

1 – 1500

Напряжение элемента, Вольт;

1,2

Оптимальная глубина разряда, %;

60 — 80

Допустимая глубина разряда, %;

100

Циклический ресурс, D.O.D.=80%;

2300

Оптимальная температура, °С;

0 … +20

Диапазон рабочих температур, °С;

-50 … +70

Срок службы, лет при +20°С;

25

Саморазряд в мес., %

4

Макс. ток разряда

10 C5

Макс. ток заряда

0.4 C5

Минимальное время заряда, ч

5

Требования к обслуживанию

Малообслуживаемые или необслуживанемые

Уровень стоимости

средняя (300 – 400$ 100Ач)

Высокие технические характеристики делают этот тип аккумуляторных батарей очень привлекательным для решения производственных задач, когда требуется высоконадежный источник резервного питания с длительным сроком службы.

Никелево-железные аккумуляторные батареи

Впервые были созданы Вальдемаром Юнгнером в 1899 году, когда он пытался найти более дешевый аналог кадмию в составе никель-кадмиевых батарей. После долгих испытаний Юнгнер отказался от применения железа, т. к. заряд осуществлялся слишком медленно. Несколькими годами позднее, Томас Эдисон создал никель-железный аккумулятор, который осуществлял питание электромобилей «Baker Electric» и «Detroit Electric».

Дешевизна производства позволили никель-железным аккумуляторам стать востребованными в электротранспорте в качестве тяговых батарей, также применяются для электрификации пассажирских вагонов, питания цепей управления. В последние годы о никель-железных аккумуляторах заговорили с новой силой, т. к. они не содержат токсичных элементов вроде свинца, кадмия, кобальта и т. д. В настоящее время некоторые производители продвигают их для систем возобновляемой энергетики.

Принцип действия никелево-железных батарей

Аккумуляция электроэнергии происходит при помощи никель оксида-гидроксида, применяемого в качестве положительных пластин, железа – в качестве отрицательных пластин и жидкого электролита в виде едкого калия. Никелевые стабильные трубки или «карманы» содержат активное вещество

Никелево-железный тип очень надежный, т.к. выдерживает глубокие разряды, частые перезаряды, а также может находится в недозаряженном состоянии, что очень пагубно для свинцово-кислотных батарей.

Характеристики никелево-железных аккумуляторов

Параметр \ Тип

Никель-кадмиевые / Ni-Cd

Емкость, Ампер/час;

10 – 1000

Напряжение элемента, Вольт;

1,2

Оптимальная глубина разряда, %;

50 — 80

Допустимая глубина разряда, %;

100

Циклический ресурс, D.O.D.=80%;

1800 — 2300

Оптимальная температура, °С;

+15 … +25

Диапазон рабочих температур, °С;

-40 … +60

Срок службы, лет при +20°С;

20

Саморазряд в мес., %

15

Макс. ток разряда

0.25C 5

Макс. ток заряда

0.25C 5

Минимальное время заряда, ч

12 – 16

Требования к обслуживанию

Малообслуживаемые

Уровень стоимости

средняя, низкая

Использованные материалы

Исследования компании Boston Consulting Group

Техническая документация ТМ Bosch, Panasonic, EverExceed, Victron Energy, Varta, Leclanché, Envia, Kokam, Samsung, Valence и других.

Типы аккумуляторных батарей для систем автономного электроснабжения

В этой заметке содержатся общие советы по выбору аккумуляторов для систем с возобновляемыми источниками энергии. В заметке затронуты 3 основные технологии: литий-ионные, никель-металл-гидридные и свинцово-кислотные (AGM, или Gel).

Мы постараемся избегать формул и научных обоснований, просто приведем причины, по которым нужно выбирать тот или иной тип аккумуляторов в зависимости от конкретного применения системы электроснабжения.

Основные типы аккумуляторов

Существует 3 лидирующих технологии аккумуляторных батарей: свинцово-кислотные, щелочные и литий-ионные. Каждая из этих технологий имеет свои уникальные достоинства и недостатки, которые определяют их применение в различных случаях. Смотрите по ссылкам для более подробной информации о каждом из типов аккумуляторов:

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Наиболее распространенным типом АБ являются свинцово-кислотные, как с жидким электролитом, так и герметизированные (в последнее время становятся все более популярными вследствие снижения цены).

Специальные батареи с намазными пластинами для использования в системах автономного электроснабжения часто собираются из отдельных аккумуляторов с напряжением 2 вольта, соединенных вместе. АБ меньшей емкости с напряжением 6 и 12 вольт также используются, но реже. Такие батареи выпускаются в основном в Европе и в США. Они сравнительно дорогие. В последнее время на российском рынке появились такие аккумуляторы китайского производства. При практически таких же характеристиках, китайские аккумуляторы значительно (в полтора-два раза) дешевле.

Тяговые аккумуляторы, как с жидким электролитом, так и герметизированные, предназначены для цикличных режимов работы. Аналогичными параметрами обладают и модификации deep cycle (глубокого разряда). Они более подходят для автономных систем энергоснабжения. Они дороже обычных герметизированных АБ, но и срок службы у них больше.

Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы имеют аналогичный принцип действия, как и обычные автомобильные стартерные аккумуляторы. Это наиболее зрелая технология, и по некоторым уникальным параметрам ей до сих пор не найдена замена. Эти аккумуляторы нельзя выбрасывать просто на свалку, так как они содержат высокотоксичные свинец и серную кислоту. Однако они очень легко утилизируются и свинец может быть использован повторно. Эти аккумуляторы заряжаются гораздо медленнее, чем другие аккумуляторы (примерна в 5 раз медленнее), но зато в состоянии обеспечивать гораздо больше мощности для питания мощных потребителей.

Самым большим недостатком свинцово-кислотных аккумуляторов является их вес. Из-за этого они имеют наихудшие показатели по удельной плотности энергии. Однако, широкое распространение элементов, используемых в этих аккумуляторах и простота их производства обуславливают не только их широкое применение, но и намного меньшую цену.

Подробно различные типы свинцово-кислотных АБ рассмотрены в статье «Типы свинцово-кислотных аккумуляторов«.

Щелочные аккумуляторы

Кислотный аккумулятор не переносит глубокой разрядки, но не прочь подзаряжаться порциями при каждом удобном случае. Щелочной наоборот, не любит отдавать больших токов, зато токи в количестве примерно 1/10 емкости готов отдавать долго и до изнеможения. То есть полный разряд он не только допускает, но и всячески приветствует (поскольку, если зарядить не разряженный полностью щелочной аккумулятор, он не наберет полной емкости — действует так называемый «эффект памяти», наиболее выраженный у никель-кадмиевых аккумуляторов). Короче, заряжать/разряжать щелочной аккумулятор порциями нельзя — только &quot;от и до&quot;. Зато при правильной эксплуатации (помимо зарядки/разрядки она подразумевает промывку банок и замену электролита раз в сезон ) щелочники служат до 20 лет (точнее, 1000-1500 полных циклов). Также, щелочные аккумуляторы плохо заряжаются малыми токами. То есть, ток через них течет, а заряда нет.

Этим объясняется тот факт, что щелочные аккумуляторы не нашли широкого применения в системах автономного электроснабжения с возобновляемыми источниками энергии. Никель-кадмиевые и никель-металгидридные герметичные батареи могут использоваться в некоторых случаях. Хотя они намного дороже кислотных, зато имеют очень большой срок службы и имеют более стабильное напряжение в процессе разряда. Применяются обычно в переносных или мобильных источниках питания, т.к. позволяют запасать большее количество энергии на кг веса.

NiMh аккумуляторы появились на массовом рынке в 1980-х годах как более экологически чистая альтернатива никель-кадмиевым аккумуляторам. NiCd батареи используют высокотоксичный элемент кадмий в своем составе, и так как массовый бытовой потребитель не особо задумывается об утилизации отработанных аккумуляторов, это представляло большую проблему для окружающей среды. К недостаткам NiMh батарей относится сравнительно высокий саморазряд, который приводит к потере примерно 30% энергии в течение 1 месяца. Они также заряжаются в 2 раза дольше, чем литиевые или никель-кадмиевые аккумуляторы.

Хотя электрические параметры NiMh батарей не такие хорошие, как у NiCd, никель-металлгидридные батареи более стабильны и не так страдают от «эффекта памяти» никель-кадмиевых батарей. Их не нужно полностью разряжать перед зарядом, так как это требуют NiCd аккумуляторы, для предотвращения роста внутренних кристаллов, которые приводят к трещинам корпуса NiCd батареи. NiMh аккумуляторы формата «АА» соответствуют обычным алкалиновым батарейкам, и поэтому наиболее популярны при использовании в цифровых фотоаппаратах и камерах, портативных плеерах, радиоприемниках и фонариках.

Никель-кадмиевые и никель-железные аккумуляторы с жидким электролитом дешевле герметичных, но содержат жидкий электролит, выделяют газы при заряде и требуют периодического обслуживания и специального вентилируемого помещения. По стоимости запасенной энергии в цикле заряд-разряд сопоставимы или даже дешевле герметичных свинцово-кислотных батарей.

Мы рекомендуем использовать никель-железные аккумуляторы (обычно их используют в качестве тяговых на электротранспорте, а также на железной дороге) только в одном случае — в составе автономной дизель-аккумуляторной системы, в которой топливный генератор является единственным источником энергии. Из нашего опыта знаем, что свинцово-кислотные АБ не долго держатся в таких системах — глубокие циклы и хронический недозаряд делают свое черное дело. В этих условиях работы можно смириться с такими недостатками щелочных АБ, как невозможность заряда малыми токами (можно от генератора выставить любой, и даже лучше если ток будет большой — быстрее зарядится), эффект памяти (циклы будут как раз глубокие) и низкий КПД заряда. Для генераторной системы эффект памяти не важен — АБ разряжаются как можно сильнее, чтобы запускать генератор как можно реже.

По поводу КПД — если щелочные АБ можно заряжать большим током, то его низкий КПД с лихвой окупится более эффективным режимом работы генератора. Ведь для дозаряда свинцовых АБ требуется долго заряжать их малыми токами, т.е. практически на холостом ходу генератора. А у щелочных ограничения при заряде — это температура аккумуляторов, а также газовыделение.

Еще раз подчеркнем, что не для всякой резервной или автономной системы подходят щелочные аккумуляторы. Если есть солнечные батареи или ветроустановки, т.е. источники, которые выдают разные токи, в т.ч. и малые, щелочные аккумуляторы ставить смысла нет — энергия малых токов будет просто теряться без пользы.

Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы

Это одна из наиболее новых технологий, которая развивается быстрее других. Существуют несколько вариаций химических процессов литий-ионных технологий, но их обсуждение здесь не затрагивается. Литий-ионные аккумуляторы широко применяются в малых электронных устройствах, таких как мобильные телефоны, гаджеты и аудиоплееры, электронные часы, карманные компьютеры и ноутбуки. Эти аккумуляторы очень хорошо снабжают малой мощностью в течение длительного времени. Они имеют очень высокую удельную плотность заряда, что значит они могут хранить значительное количество электрической энергии в малом объеме. Однако, такая концентрация энергии приводит в определенной уязвимости литий-ионных батарей.

Химия процесса литий-ионных аккумуляторов требует строгого соблюдения технологии изготовления, и загрязнения при производстве этих аккумуляторов часто приводят к ухудшению качества аккумуляторов. Многие возможно помнят отзыв тысяч ноутбуков Dell и Apple летом 2006 года, когда оказалось, что их аккумуляторы, произведенные Sony, содержат загрязнители, приводящие к их перегреву. Литиевые батареи не переносят перегрев, поэтому часто имеют встроенные электронные схемы, которые обеспечивают их безопасность за счет предотвращения перезаряда — заряд прекращается, если напряжение достигло предельного значения.

Литий-полимерные батареи, которые разработаны в последнее время, являются ‘сухой’ версией литий-ионных батарей. Они лучше себя ведут при высоких температурах (более 25C), а также позволяют изготавливать исключительно плоские батареи, вплоть до толщины кредитной карты. Вследствие особенностей технологии производства, эти батареи очень дороги, и редко их использование оправдано по сравнению с более обычными литий-ионными батареями.

Для систем электроснабжения лучше всего подходят литий-железо-фосфатные аккумуляторы. См. по ссылке подробную информацию по этому типу аккумуляторов. Купить такие аккумуляторы можно в нашем магазине.

В последнее время на российском рынке появились относительно недорогие литий-железо-фосфатные аккумуляторы производства завода Лиотех. Выпускаемые емкости — от 250 А*ч, поэтому их применение ограничено относительно мощными системами автономного или резервного электроснабжения.  Также, есть неоднозначные отзывы об этих батареях.

Одни из новейших разработок — литий-титанатные аккумуляторы. Они имеют срок службы до 25000 тысяч циклов.

Как выбрать правильную батарею?

Итак, главный вопрос — какая батарея наиболее подходит для моего случая? Ответ довольно прост, а предопределяется природой каждой из вышеперечисленных технологий аккумуляторов.

Для маленьких, маломощных электронных устройств

Литиевые аккумуляторы применяются в карманных компьютерах, мобильных телефонах, и т.п. Они обеспечивают быстрый заряд, малый вес и компактные размеры, и не требуют обслуживания. Обычно вы скорее замените свое электронное устройство, чем литиевая батарея выработает своей ресурс.

Автомобильные адаптеры существуют для большинства этих электронных устройств, и эти же адаптеры можно использовать с 12V солнечной батареей (обычно мощностью до 10 Вт).

Для цифровых фотоаппаратов и камер, радиоприемников и фонариков

Здесь применяются NiMh аккумуляторы как замена стандартных алкалиновых элементов типа ‘AA’ или ‘AAA’. Они питают достаточно хорошо вспышки фотоаппаратов, доступны повсеместно и есть очень много зарядных устройств хорошего качества в любом специализированном магазине.

основным недостатком NiMh аккумуляторов является их неспособность сохранять заряд в течение длительного времени. В 2008 году появились новые технологии NiMh батарей, которые преодолевают эти недостатки (например PowerEx Imedion).

Когда дело доходит до заряда АА батарей, появляются много возможностей. Но лучше купить хорошее зарядное устройство. Многие зарядные устройства, которые позволяют быстро заряжать аккумуляторы, приводят к их перегреву. Помните, что оптимальный ток заряда составляет 200-300 мА. Появившиеся в последнее время мощные зарядные устройства с током до 1 А не позволяют полностью заряжать ваши батареи и сокращают их срок службы.

Для солнечных электростанций

Когда нужно сохранить энергию, выработанную солнечными батареями, королями по прежнему являются свинцово-кислотные аккумуляторы. Домашние фотоэлектрические системы используют специальные аккумуляторы глубокого разряда (похожие на аккумуляторы для гольф-каров). Они имеют низкую цену, широко доступны и способны сохранять энергию месяцами при очень малом саморазряде. когда вы инвестируете в солнечные батареи, очень важно не терять так дорого достающуюся электроэнергию. Работа свинцово-кислотных батарей показала в течение многих лет эксплуатации их стабильность и предсказуемость.

Маленькие переносные устройства с солнечными батареями используют маломощные литиевые аккумуляторы для того, чтобы обеспечить их малый вес и не повлиять отрицательно на их дизайн.

Почему не применяются щелочные и метал-гидридные аккумуляторы в солнечных электросистемах, предлагаемых компанией «Ваш Солнечный Дом»?

Химические процессы в литиевых и метал-гидридных аккумуляторах становятся нестабильными при больших размерах батарей. Сложность регулирования и схемы управления сильно возрастает при увеличении емкости литиевых аккумуляторов. Было бы конечно заманчиво иметь батарею намного более легкую, чем свинцово-кислотная, но, к сожалению, сейчас литиевые и металгидридные аккумуляторы наиболее подходят только для маломощных потребителей постоянного тока. Исключение составляют современные литий-железо-фосфатные аккумуляторы. При правильном подборе системы управления зарядом они могут быть заменой свинцово-кислотным аккумуляторам в системах автономного и резервного электроснабжения.

NiMh батареи трудно сделать большими, и максимальная емкость одного аккумулятора из тех, которые есть на рынке, составляет 4 А*ч. При неправильном заряде, NiMh аккумуляторы могут выделять водород . Это не проблема для пальчиковых батарей, но если аккумуляторная батарея довольно большая, то это нужно учитывать при эксплуатации. Также, если NiMh батарея выходит из строя, это происходит практически сразу. т.е. один день она работает хорошо, но на следующий день она может выдать не более 50% емкости — это не очень хорошо, если вы находитесь далеко от электрической розетки.

Литиевые батареи содержать специальные электронные схемы для обеспечения безопасной работы, и которые не позволяют их заряжать слишком быстро или перезаряжать, а также ограничивают разрядные токи. Большинство литиевых батарей не смогут выдать больше, чем их двойная номинальная емкость. Это означает, что самые большие батареи для ноутбука не могут обеспечить более 100Вт мощности. Попробуйте подключить инвертор к 12В литиевой батареи, и он даже не сможет распознать, что к нему подключена батарея. Почти все аккумуляторные батареи на литиевых аккумуляторах не поддерживают даже самые маленькие инверторы, если к ним подключена нагрузка. Также, как и NiMh аккумуляторы, литиевые выходят из строя неожиданно, когда приближается окончание их срока службы. Многие замечали, что их сотовые телефоны неожиданно начинают работать намного меньше, чем совсем недавно. Это также не добавляет уверенности в работе аккумуляторов, если вы уезжаете далеко от электрической розетки, от которой можно в любое время подзарядить аккумулятор.

Поэтому, для использования в автономных системах электроснабжения остаются только «медленные» свинцово-кислотные аккумуляторы. Они имеют большой срок службы, просты в эксплуатации и предсказуемы в работе. Эти батареи работают как резервуары, которые хранят вашу солнечную энергию до тех пор, пока она не понадобится. Они также работают как буфер для тех моментов, когда ваша солнечная батарея не может полностью обеспечить нагрузку. Они могут быть подключены к оборудованию и заряжаться одновременно — в отличие от литиевых аккумуляторов. Даже 7 А*ч аккумулятор, такой как используется в комплекте для ноутбука, может питать ноутбуки, зарядные устройства для батарей, может заряжаться от солнечных батарей и весит не так уж много.

Почитайте разделы по солнечным батареям и по контроллерам заряда, чтобы иметь более ясное представление о том, как работает солнечная энергосистема, какие режимы заряда и разряда необходимы для обеспечения надежного обеспечения энергией вдали от сетей централизованного электроснабжения.

Выбор батарей: итоговые замечания

Литиевые батареи
  • могут обеспечивать до 5000 зарядных циклов
  • Наиболее длительный срок службы при разряде на 80%
  • Могут заряжаться за 1-2 часа
  • Могут работать при минусовых температурах, но заряжать нужно при плюсовых температурах
  • Не могут заряжаться малыми токами
  • Требуют обслуживания,  выравнивания и специальной системы управления зарядом и разрядом
  • Саморазряд на уровне примерно 10% в месяц
  • Можно хранить в холодном месте при заряженности не менее 40% от полной
  • Низкая токсичность, но желательно утилизировать после окончания срока службы
Никель-металгидридные батареи
  • Могут обеспечить до 3000 зарядных циклов
  • Заряд происходит за 2-4 часа
  • Могут работать при минусовых температурах
  • Не могут заряжаться малыми токами, низкая устойчивость к перезаряду
  • Могут обеспечивать большие токи при мощности до 200Вт (для самых больших NiMh батарей)
  • Требуют периодического обслуживания и выравнивания (каждые 3 месяца)
  • Саморазряд на уровне примерно 30% в месяц
  • Можно хранить в холодном месте при заряженности не менее 40% от полной
  • Низкая токсичность, но желательно утилизировать после окончания срока службы
Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы
  • Могут обеспечить до 3000 зарядных циклов
  • Заряжаются за 8-16 часов
  • Могут работать при минусовых температурах
  • Могут заряжаться малыми токами
  • Не требуют обслуживания, но желательно следить за уровнем заряженности и периодически проводить тренировочные циклы
  • Могут обеспечить высокие разрядные токи при больших мощностях
  • Желательно не разряжать более, чем на 50%
  • Саморазряд — около 3% в месяц
  • Хранить при комнатной температуре и полностью заряженными
  • Содержат токсичные материалы и должны быть утилизированы после окончания срока службы

Подробно о видах и применении свинцово-кислотных аккумуляторов в статье Типы свинцово-кислотных аккумуляторов

Эта статья прочитана 30590 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 69

    Эксплуатационный ресурс герметичных свинцовых аккумуляторных батарей в составе электронного оборудования Мерунко Александр Анатольевич Технический директор ООО «Диск», г.Томск В настоящее время на потребительском рынке вторичных источников тока лидирующее положения (вследствие относительно низкой стоимости) занимают герметичные свинцовые аккумуляторные батареи. Их применяют…
  • 68

    Какая емкость аккумуляторной батареи нужна в  системе электроснабжения? При расчете системы автономного или резервного электроснабжения очень важно правильно выбрать емкость аккумуляторной батареи. Специалисты компании «Ваш Солнечный Дом» помогут Вам правильно рассчитать необходимую емкость АБ для вашей энергосистемы. Для предварительного расчета…
  • 68

    Классификация аккумуляторов для мобильных устройств Источник Идеального аккумулятора энергии до сих пор не существует — в разных областях для каждого типа мобильных устройств и конкретных решений сложилась определенная специфика применения источников питания, а также технологические предпочтения. Однако если вы хорошо…
  • 65

    Аккумуляторы для систем электроснабжения. Руководство покупателя В интернете есть много разрозненной информации по разным типам аккумуляторов, их возможностям, характеристикам, областям применения, достоинствам и недостаткам. При этом во многих случаях информация эта однобокая — связано это бывает или с недостаточными знаниями…
  • 61

    Применение и эксплуатация кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторов Автор: Журавлев О. В. В статье рассмотрены вопросы применения и эксплуатации кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторных батарей, наиболее широко используемых для резервирования аппаратуры охранно-пожарной сигнализации (ОПС) Появившиеся на российском рынке в начале 90-х годов кислотно-свинцовые герметичные…
  • 60

    Как продлить срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов? Зачастую представляет определенные трудности использовать напрямую энергию, генерируемую солнечными, ветровыми или микрогидроэлектрическими установками. Поэтому электричество обычно сохраняется в специальных аккумуляторных батареях для последующего использования. Эти батареи очень часто работают по тому же принципу, что…

Какие бывают батареи отопления — Всё об отоплении

Какие бывают типы батарей отопления — обзор и сравнение

С наступлением отопительного сезона многие жильцы жалуются на холодные батареи в квартире. Но не всегда в проблеме плохого обогрева виноваты коммунальные службы. Часто причина кроется в том, что радиаторы отопления засорились или уже пришли в негодность и нуждаются в замене на современные типы батарей отопления. Прежде чем приступить к реконструкции отопительной системы, не помешает поинтересоваться, какие бывают батареи отопления и какими они обладают преимуществами и недостатками.

Данной теме посвящена эта статья, рассказывающая о современных отопительных приборах для квартир и частных домовладений. В ней говорится о том, какие бывают радиаторы отопления.

Какие бывают радиаторы отопления

Батареи отопления, они же радиаторы, которые устанавливают в жилых помещениях, бывают в основном водяными или электрическими.

Водяные типы батарей отопления обогревают жилье при помощи воды, которую используют в качестве теплоносителя (детальнее: «Водяные радиаторы отопления — типы и виды «). После того, как жидкость нагрета до определенной температуры, она начинает циркулировать по трубам и батареям, отдавая тепловую энергию окружающему воздуху.

Электрические радиаторы отопления только внешне похожи на обычные приборы, но принцип работы у них отличается. Пользуются ими обычно в качестве дополнительного источника тепла, поскольку высокие цены на электричество делают эксплуатацию таких обогревателей экономически невыгодной.

Правда, если отсутствует возможность обустроить водяное отопление, ничего другого не остается, как использовать электрические приборы для обогрева. Допустим, что на дачу за городом семья ездит только по выходным — в таком случае электроконвектора будет достаточно, ведь замерзнуть он не даст.

Популярные типы батарей отопления

Если сравнить радиаторы отопления, то в первую очередь видно, что все они отличаются по конструкционному решению. Исходя из того, что выглядят они по-разному, батареи делят на секционные и панельные изделия.

Секционные радиаторы. Такие приборы делят на три основные группы:

  • батареи, произведенные из чугуна;
  • радиаторы, изготовленные из алюминиевого сплава;
  • биметаллические изделия.

Из названия уже ясно, что обогревательный прибор состоит из секций, собранных в единую конструкцию. Например, многим потребителям знакомы используемые не одно десятилетие чугунные батареи, представляющие собой набор конкретного количества секций. Новые алюминиевые приборы также состоят из нескольких секций, но если посмотреть на эти радиаторы отопления сравнение будет в пользу современных изделий, поскольку выглядят они более эстетично (подробнее: «Алюминиевые батареи отопления — технические характеристики, установка «).

Панельные батареи. Их изготавливают только из стали. Внешне они представляют собой плоское изделие, имеющее выпуклости. Плоские батареи широко применяли в 80-х годах прошлого века. В основном их монтировали в панельных домах. Современные панельные отопительные приборы были модифицированы и их внешний вид немного изменился. После этого их теплоотдача возросла, и они как когда-то используются для обогрева жилых помещений.
Делая сравнение радиаторов отопления секционных и панельных, можно отметить, что первые широко применяются в отопительных системах и потребители отзываются о них положительно.

Характеристики секционных типов батарей отопления и их сравнение

  1. Чугунные секционные радиаторы. Рассматривая типы батарей отопления, следует отметить, что именно приборы из чугуна известны потребителям давно, со времен Советского Союза. Их в те годы устанавливали повсеместно – в жилых, производственных и общественных помещениях.

Конструкционное решение чугунных секционных радиаторов позволяет прогревать их до высоких температур. За счет особенностей чугуна как материала изготовления батарей, они продолжительное время отдают тепло и поэтому им в те годы отводились лидирующие позиции среди отопительных приборов, теплоотдача чугунных радиаторов достаточно хорошая.

Правда, чугунные радиаторы необходимо прогревать до нужной температуры более долго, а для этого требуется большее количество топлива или энергоносителя. В целях экономии денег не все потребители выбирают для установки чугунные изделия.

Внешний вид современных радиаторов из чугуна претерпел незначительные изменения при тех же технических характеристиках. Одна секция способна обогреть около двух «квадратов» площади. В продаже даже можно встретить дизайнерские модели, которые могут стать украшением комнаты.

Поскольку для нагрева чугунных приборов необходимо большое количество топлива, их не устанавливают, если планируют использовать дорогостоящие источники энергии, например, электричество. Выбирают более экономичные отопительные радиаторы, среди которых батареи из алюминия.

  • Алюминиевые секционные радиаторы. Данные приборы считаются современной альтернативой чугунным приборам, поскольку они меньше весят и менее теплоемкие. Алюминиевые секционные изделия тепло отдают не хуже чугуна и быстро прогреваются до нужной температуры (подробнее: «Как выбрать алюминиевые радиаторы отопления: технические характеристики «). Благодаря эстетичному и аккуратному внешнему виду отлично вписываются в современный интерьер.
    Одна алюминиевая секция обогревает один «квадрат» помещения. Если установить такие батареи самостоятельно, с монтажом без особых проблем можно справиться своими силами, поскольку они намного легче изделий из чугуна. По мнению специалистов, если сделать сравнение батарей отопления для частного дома, то явными лидерами сейчас стали алюминиевые секционные радиаторы.
  • Биметаллические радиаторы. Внешне такие отопительные батареи похожи на алюминиевые приборы. Биметаллические радиаторы отопления в разрезе можно посмотреть на фото. В них соединены элементы из стали и алюминиями. По причине изготовления из двух сплавов данные приборы получили название биметаллические.

    Когда смотришь на биметаллический радиатор отопления в разрезе, то внутри его виден теплопроводный канал из нержавеющей стали. Благодаря такой конструкции, прочность приборов значительно возросла. А теплопроводность биметаллических радиаторов больше чем алюминиевых. Эти обогревательные изделия можно устанавливать с теплоносителем класса эконом. Одна секция такого радиатора снабжает теплом 1,4 «квадрата» площади. Биметаллические радиаторы имеют незначительный вес, а их монтаж аналогичен установке алюминиевых батарей.

  • У разных типов современных отопительных приборов секции могут отличаться размерами. Поэтому, выбирая радиаторы, следует уточнять мощность секции. Исходя из данного параметра, можно сделать расчет количества секций, учитывая площадь помещения.

    Панельные стальные радиаторы

    Согласно техническим характеристикам, которые указываются в документах, прилагаемых к отопительным батареям, можно отметить, что панельные радиаторы из стали являются золотой серединой между чугунными и алюминиевыми изделиями. Теплоотдача стальных приборов меньше, чем у чугунных, но выше по сравнению с алюминиевыми теплообменниками (детальнее: «Стальные радиаторы: технические характеристики, преимущества и недостатки «).

    Радиаторы из стали (она обладает хорошей тепло проводимостью) изготавливают из стальных листов, соединенных в единую конструкцию при помощи метода штамповки. Такие батареи изготавливают одно-, двух-, трехрядными. Максимальная температура, которую способны выдержать стальные приборы, достигает 120 градусов.
    Чтобы нагреть панельный теплообменник, необходимо в 7 раз меньше воды по сравнению с чугунными аналогами. Расчет мощности этих приборов измеряют, исходя из целого радиатора. Таким образом, определенный размер панельного отопительного изделия, рассчитан на конкретное количество «квадратов» помещения. Читайте также: «Счетчики на батарею в квартиру «.

    Детально о типах батарей отопления на видео:

    Как выбрать радиаторы отопления: виды и характеристики

    Совместимость радиатора с отопительной системой

    Современный ассортимент батарей разнообразен — чугунные, алюминиевые, стальные, медные, биметаллические приборы — важно лишь понять, какие радиаторы отопления лучше «впишутся» в конкретную систему обогрева вашего жилища. Что под этим подразумевается? Имеется в виду, насколько технические параметры отопительного прибора — допустимая температура теплоносителя, его давление и состав, а также теплоотдача и инертность соответствуют показателям вашей отопительной системы.

    Радиатор отопления не только обогревает помещение, но и несет эстетическую нагрузку в оформлении интерьера

    При покупке радиатора немаловажен также его внешний вид, долговечность, ну и, конечно же, цена. Следует учитывать, что существуют нюансы подбора отопительных батарей для открытых систем (многоквартирные дома) и закрытых систем (индивидуальные дома). В случае, если заявленные производителем показатели не будут соответствовать характеристикам вашей системы обогрева, то возможен быстрый износ и даже выход из строя.

    Технические параметры

    Обращая внимание в первую очередь на внешний вид и стоимость радиатора, тем не менее, не забывайте, что на первом плане должны стоять технические и эксплуатационные характеристики прибора.

    Не каждая нагревательная батарея, как импортного, так и отечественного производства, выдержит условия работы в действующих отечественных тепловых сетях. Для централизованной отопительной системы, доставшейся нам в наследство от Советского Союза, характерны: колебания давления и температуры, а также плохое качество теплоносителя (воды). Расчетная температура для однотрубной открытой отечественной системы в высотных зданиях составляет 105 градусов по Цельсию, давление — 10 атмосфер. Однако, эти параметры иногда зашкаливают при запуске отопительной системы после летнего периода, что приводит к гидравлическим ударам, на которые не рассчитаны некоторые обогревательные приборы от зарубежных производителей.

    Нужно обязательно обратить внимание на допустимую температуру и давление теплоносителя в системе отопления, которые указываются в паспорте нагревательного прибора.

    Алюминиевые панельные радиаторы с анодированным покрытием допускают эксплуатацию в системах с повышенным давлением и не требуют лакокрасочного покрытия

    Еще один принципиальный параметр для батареи отопления — ее теплоотдача. Данная характеристика влияет на эффективность нагрева воздуха в помещении и зависит от материала, заложенного в конструкцию. Общеизвестно, что теплоотдача стали ниже, чем у алюминия, а медь по данному показателю лучше чугуна. Но, основываться на каком-то одном техническом параметре, будет не совсем верно. Необходимо комплексно оценить все плюсы и минусы каждого вида нагревательных приборов, чтобы остановить свой выбор на самой лучшем варианте.

    Виды по материалам

    Существует несколько типов радиаторов, изготовленных из различных материалов. Разберемся в особенностях каждого.

    Чугунные батареи уже более 100 лет используются в системах теплоснабжения жилья и, до сих пор, ни один тип обогревательных приборов не превзошел их по устойчивости к коррозии и долговечности. Обладая высокой теплоотдачей, чугунные «гармошки» как нельзя лучше приспособлены для эксплуатации на просторах бывшего СНГ.

    Случись аварийное отключение теплоснабжения — «чугунок» еще долго будет хранить в себе накопленное тепло и продолжит нагревать воздух. Ему не страшны критические перепады давления, гидроудары и плохое качество теплоносителя. Жесткая щелочная вода с воздушными пробками и частицами ржавчины не оказывает на батареи из чугуна такое губительное воздействие, как на остальные нагревательные приборы, а цена их намного ниже. Все упомянутые преимущества до сих пор побуждают многих наших сограждан приобретать именно эти радиаторы в качестве отопительных приборов.

    Чугунные радиаторы отопления не слишком удачны по дизайну, но отлично себя зарекомендовали в отечественных условиях эксплуатации

    К недостаткам причисляют невыразительный дизайн, громоздкость и высокую инерционность, за счет которой их невозможно использовать в современных системах отопления с терморегуляцией. Хотя, в последнее время, на рынке интерьерных вещиц появились изысканные чугунные радиаторы в стиле ретро — с вензелями и патинированной окраской под латунь, медь и бронзу. Подобные обогревательные приборы будут идеально смотреться в интерьерах с классическим стилем дизайна.

    Благодаря современному дизайну, у чугунных радиаторов открылось «второе дыхание» — это уже не та грубоватая «гармошка», которую мы привыкли видеть

    Из алюминия

    Радиаторы из алюминия занимают на данный момент прочное положение на рынке отопительных приборов. Секционная конструкция, позволяющая набирать нагревательный элемент с необходимой для помещения эффективностью обогрева, возводит их в ранг универсальных приборов для отопления квартир и домов. Высокая теплоотдача, присущая алюминию, небольшой вес, эстетичный внешний вид и простота монтажа их наиболее востребованными для обустройства индивидуальных систем отопления.

    Алюминиевые батареи не инерционны, что позволяет их использовать совместно с регуляторами температуры, также, они не требуют большого количества теплоносителя. Недостатками данного типа обогревателей считается подверженность коррозии при высоких концентрациях щелочи в воде, возможность течи между секциями, склонность к газообразованию внутри нагревательного элемента.

    Отличная теплоотдача и современный дизайн алюминиевых радиаторов возводят их в ранг наиболее востребованных отопительных приборов среди потребителей

    При теплоснабжении индивидуальных домов и офисов достаточно часто применяют радиаторы отопления из стали. Данные обогревательные приборы могут иметь вид трубчатой конструкции, цельной прямоугольной или наборной панели из отдельных секций. Этот вариант вполне подходит для автономного теплоснабжения дома, покупателей привлекает доступная цены, аккуратный эстетический вид, отличная теплоотдача, устойчивость к коррозии и низкая инерционность.

    Стальные панельные радиаторы сочетают в себе отдачу тепла при помощи излучения и конвекции

    Стальные радиаторы не выдерживают гидроударов и повышенного до 25 атмосфер давления, поэтому их лучше не использовать в системах отопления городских квартир. Также, данные приборы чувствительны к кислороду, который в значительной мере присутствует в централизованных теплосетях.

    Самый удачный вариант для установки в частных домах — стальной трубчатый радиатор, обладающий хорошей теплоотдачей и ярким дизайном

    Стальные панельные радиаторы сочетают в себе два принципа передачи тепла — излучением и конвекцией. Отдача тепла происходит через стенки и сквозь решетку, расположенную в верхнем торце прибора. Рабочее давление — от 6 до 16 атмосфер, что зависит от конструкции прибора и толщины стали. Температура теплоносителя допустима в пределах 110 градусов.

    Биметаллические

    Конструктивно, биметаллический радиатор состоит из стального трубопровода и алюминиевых ребер. Такая схема батареи оптимальна при выборе прибора отопления для эксплуатации в централизованных теплосетях наших городов. Теплоноситель — вода, циркулирует по цельнотянутым трубам, сваренным между собой таким методом, который не разрушает структуру металла — это препятствует коррозии стальной части. Алюминий же, обладает высокой теплопроводностью и прекрасно передает тепло в помещение, принимая его от стального сердечника. Получается, что биметаллический отопительный прибор соединил воедино лучшие свойства стальных и алюминиевых приборов обогрева. От стали он взял нейтральность к коррозии и составу теплоносителя, устойчивость к перепадам давления (выдерживает до 40-50 атмосфер), от алюминия — отличную теплоотдачу и приятный дизайн.

    Биметаллический радиатор совмещает в себе положительные качества стальной и алюминиевой батареи отопления

    Биметаллические нагревательные приборы способствуют распределению воздушных масс турбулентным образом — с завихрениями, что не приводит к локальному перегреву воздуха и образованию поля положительной ионизации в зоне обогревателя. Положительно еще и то, что биметаллические батареи могут прослужить около 20 лет, поступают в продажу окрашенными во множество цветов и не требуют регулярного обновления лакокрасочного покрытия, как, например, чугун.

    Самое печальное в биметаллических батареях — их высокая стоимость, склонность накапливать со временем шлаковые отложения на внутренних стенках, чувствительность к повышенному содержанию кислорода в теплоносителе. Кроме того, при использовании в конструкции радиаторов двух металлов, на границе их сплава возникает сопротивление, снижающее эффективность теплопередачи и теплоотдачу в целом.

    Биметаллический радиатор отопления состоит из стальных труб, по которым течет теплоноситель, и алюминиевого корпуса с высокой теплоотдачей

    Медные радиаторы выгодно отличаются от других вариантов отопительных приборов тем, что изготавливаются из цельнотянутой медной трубы без присутствия других металлов. Труба большого диаметра — около 28 мм, дополнена медными ребрами, и декоративным кожухом из массива дерева. Этот вариант обеспечивает эффективный нагрев помещения за счет теплопроводности меди, которая выше чем у алюминия в 2 раза и в 5-6 раз — чем у стали и чугуна. Обладая низкой инерционностью, батарея из меди обеспечивает быстрый прогрев помещения и позволяет использовать терморегуляторы. В такой конструкции находится мало воды, что способствует их разогреву буквально в течении 3 минут, а это важное свойство для автономных систем обогрева, так как нет необходимости греть и гонять по трубопроводу настолько большие массы теплоносителя, как, скажем, в случае с чугунными радиаторами.

    Медные радиаторы обладают самой высокой теплоотдачей и коррозийной стойкостью по сравнению со всеми другими типами обогревательных приборов

    Меди присуща пластичность, коррозийная стойкость, высокая эффективность при низких температурах теплоносителя и она не подвержена истончению под воздействием агрессивных сред, подобно алюминию, что позволяет устанавливать медные батареи в квартирах высотных домов. Примечательно то, что через 90 часов эксплуатации, на внутренней поверхности медного радиатора образовывается оксидный слой, который в дальнейшем защищает отопительный прибор от химического и механического повреждения водой с плохим составом.

    Радиатор отопления с медным нагревательным элементом в алюминиевом корпусе позволяет получить высокие эксплуатационные показатели при выразительном дизайне

    Рекомендации по выбору

    А мне кажется постепенно алюминиевые и биметаллические радиаторы отопления вытеснят чугунные. Они стали использоваться не так давно, поэтому к ним пока настороженное отношение. Но они уже зарекомендовали себя хорошо и все больше людей отдают предпочтение именно им. Я 3 года назад установила алюминиевые радиаторы у себя в квартире. Смотрятся очень красиво, не надо красить и дома стало теплее.

    Если учитывать, что в былые времена особого выбора среди радиаторов не было (как правило у большинства стояли классические чугунные радиаторы), то в настоящее время на рынке радиаторов присутствует большой ассортимент продукции. В моем случае при выборе радиатора «было куда развернуться», так как система отопления является закрытой и создана в собственном доме. По совету знакомых монтажников обратил внимание на биметаллические радиаторы и не прогадал. Во уж несколько лет не заморачиваюсь с процессом покраски, как в случае с чугунными, радиаторы отлично справляются со своими функциями и в доме всегда уютно и комфортно, независимо от внешней температуры. Единственное, что пришлось дополнительно сделать для защиты радиаторов от отложений, так установить систему более глубокой очистки теплоносителя.

    Не стал бы у себя дома и никому не советую устанавливать у себя в квартире алюминиевый или биметаллический радиатор. Биметалл в тех регионах, где с водоподготовкой серьезные проблемы — такую батарею придется менять после одного отопительного сезона. Алюминиевый и биметалл — собираются в ручную мастером и качество сборки зависит от профессионализма человека. Стальные же, например, собираются на полностью роботизированных заводах. У австрийских радиаторов, ко всему прочему — страховка от ущерба на 1 млн. и гарантия на весь прибор, а ни секцию как у биметалла и алюминия бывает. С его помощью можно перекрыть весь оконный проем, обеспечив ровный поток нагретого воздуха на окно. Это позволяет исключить образование потоков холодного воздуха, в морозные дни.

    Полностью согласен с Вами, Сергей. Биметалл и алюминий в квартире — рискованное мероприятие, избежать соприкосновения теплоносителя с металлом не удается и присутствует угроза взрыва. Качество стального радиатора намного проще определить, вот признаки качественного прибора:равномерность сварных швов, зазоров, покраски и наличие гарантий, страховки. И не поленитесь проконсультироваться с вашим мастером или ТСЖ!

    Биметалл имеет более высокие характеристики рабочего давления — их без опасения можно устанавливать в многоэтажках (в них давление обычно не превышает 6 атм). Рабочее давление биметаллических радиаторов 10 атм, а некоторые выдерживают вообще 16 атм. Желательно брать мало раскрученную марку — первый заказ завод всегда делает хорошо.

    Из раздела статьи о стальных радиаторах: «Стальные радиаторы не выдерживают гидроударов и повышенного до 25 атмосфер давления, поэтому их лучше не использовать в системах отопления городских квартир.» Из раздела статьи о биметаллических радиаторах: «Получается, что биметаллический радиатор соединил воедино лучшие свойства стальных и алюминиевых приборов обогрева. От стали он взял. устойчивость к перепадам давления (выдерживает до 40-50 атмосфер)». Где истина?

    Стальной радиатор по «немецкой» технологии прослужил чуть больше 10 лет. В один прекрасный момент в месте точечной сварки появилась струйка толщиной с иголку. Для батареи это не срок. Советские чугунные батареи служат пол-столетия и дольше. Теперь ломаю голову, какую купить. Качество современной техники умышленно испорчено. Покупаешь кота в мешке.

    Виды батарей отопления: их особенности, характеристики, преимущества, недостатки

    Любой дом или квартиру можно назвать уютной, только в том случае, если в ней поддерживается нормальная температура для жизнедеятельности человека. Значение теплового комфорта трудно переоценить для работоспособности, здоровья, настроения человека. Чтобы создать и поддерживать в помещении комфортные условия, люди придумали множество отопительных систем и приборов. Самым распространенным, эффективным и экономичным способом нагреть жилое помещение остается на сегодняшний день, традиционная система водяного отопления, при которой осуществляется подача горячей воды в батареи.

    Сейчас существует несколько видов радиаторов отопления, все они отличаются и внешним видом, и техническими характеристиками и условиями эксплуатации. Нельзя сказать, что некоторые виды радиаторов отопления хуже, а другие лучше. Каждый тип этих отопительных приборов имеет как преимущества перед своими сородичами, так и недостатки.

    Чугунные батареи, выполненные в современном дизайне выглядят эстетично

    Радиаторы отопления будут нормально выполнять свои функции, если будут адаптированы к условиям эксплуатации в каждом конкретном случае. Для каждого типа радиаторов существуют свои ограничения, именно на это следует обращать внимание при выборе отопительных приборов для своего дома или квартиры.

    Если неправильно выбрать радиаторы для своей отопительной системе, то можно в процессе эксплуатации столкнуться с такими проблемами:

    1. коррозия внутренних поверхностей;
    2. неустойчивость к гидравлическим ударам;
    3. химическая, электрохимическая коррозия;
    4. разрыв радиаторов,
    5. газообразование в алюминиевых батареях.

    Однотрубная и двухтрубная системы отопления: в чем различия

    Существует два вида систем отопления: однотрубная и двухтрубная. В зарубежных странах используется двухтрубная система отопления. В двухтрубной системе теплоноситель подается к радиатору по одному трубопроводу, а отводится по другому трубопроводу. Такой способ функционирования предполагает параллельное подключение приборов. В России в большинстве случаев работает однотрубная система отопления, имеющая последовательное подсоединение отопительных приборов. Поэтому, чтобы в такой системе обеспечить нужную теплоотдачу, потребуется большой расход теплоносителя, а это влечет за собой изменение характеристик, а именно увеличение таких параметров как давление и температура.

    Еще один недостаток однотрубной системы заключается в сложности ее регулировки, так как изменение параметров работы на одном приборе повлечет за собой изменение в работе других приборов. В двухтрубной системе отопления этих недостатков нет. В однотрубной отопительной системе приходится использовать отопительные приборы с большим запасом прочности и с небольшим гидравлическим сопротивлением.

    При покупке радиаторов зарубежных производителей следует учитывать их способность адаптироваться к нашим отечественным условиям эксплуатации отопительных приборов. Поэтому при выборе приборов для отопления обращать внимание стоит в первую очередь не на их внешний вид, а на то, насколько их технические параметры приемлемы для использования в наших реалиях.

    Виды радиаторов отопления: отличительные особенности

    Все радиаторы отопления, делятся на группы в зависимости от материала изготовления. Сегодня можно купить такие виды батарей отопления: чугунные, алюминиевые, стальные, биметаллические отопительные приборы, отличающиеся техническими параметрами, дизайном, стоимостью. Самыми дешевыми и самыми популярными батареями отопления можно назвать чугунные и стальные панельные радиаторы, а радиаторы из алюминия, трубчатые стальные и биметаллические находятся в более высоком ценовом диапазоне.

    Чугунные и стальные панельные радиаторы – дешево и эффективно

    Мы все привыкли, что чугунные радиаторы выглядят грубо и тяжеловесно. Да такие радиаторы мы помним еще с советских времен. Есть белорусские и российские заводы, которые и сейчас выпускают эти внешне не привлекательные батареи советского образца. Их главным достоинством можно назвать низкую стоимость, а в отношении технических показателей – способность выдерживать самые жесткие условия эксплуатации. Чугунные батареи достаточно прочные, чтобы их можно было использовать в центральной отопительной системе, они не боятся высокого давления, коррозии, плохого качества теплоносителя да, в принципе, вообще ничего не бояться, они выжили при социализме и дошли до наших дней, все такими же тяжелыми, грубыми, но очень надежными отопительными приборами.

    Чугунные батареи советского образца

    Чугунные батареи имеют свойство долго нагреваться, но при этом они долго отдают тепло. Если вы хотите купить очень дешевые, очень прочные батареи и вам все равно, как они выглядят, то чугунные батареи советского образца – это то, что вам нужно. Но если вы в состоянии немножко доплатить, то сможете купить вполне приличные батареи из чугуна, выполненные в современном привлекательном дизайне, чешского производства или других зарубежных производителей.

    Если уж говорить о дешевых батареях, то нельзя не упомянуть о панельных стальных радиаторах, которые появились в России недавно, но благодаря своим отличным эксплуатационным качествам, пользуются высоким спросом. Внешний вид панельных батарей просто безукоризненный. Они отлично смотрятся в современном интерьере. Используют их не только в жилых помещениях, но и в офисах, общественных и коммерческих зданиях. Но в отличие от чугунных батарей, панельные отопительные приборы не рекомендуется использовать в центральной отопительной системе. Они очень требовательны к качеству теплоносителя и не переносят слишком высокого давления и гидравлических ударов.

    Производители выпускают панельные радиаторы разных размеров, поэтому выбрать прибор подходящий величине для своего помещения не составит труда. Панельные радиаторы обладают высокой тепловой отдачей, но малой тепловой инерцией, они быстро нагреваются, но и быстро остывают. Но если с чугунными батареями невозможно регулировать температуру в системе, то панельные легко можно регулировать радиаторными термостатами. Используя в системе отопления эти приборы, устанавливать в помещении нужную температуру не сложно. Рабочее давление стальных панельных радиаторов – около 10 атм. В этом они, конечно, проигрывают чугунным отопительным приборам, которые могут работать с давлением в системе до 25 атм.

    Внешне панельные радиаторы имеют вид прямоугольной панели, состоящей из двух листов стали, сваренных между собой. Внутри панели есть вертикальные каналы для теплоносителя.
    На рынке представлен большой модельный ряд панельных радиаторов, поэтому выбрать приборы с оптимальными параметрами для своей отопительной системе не составит труда.

    Стальные панельные батареи

    Дорогие, красивые и функциональные радиаторы отопления

    Стальные трубчатые радиаторы стоят дороже стальных панельных приборов, но интерес к ним обусловлен высоким уровнем разнообразных дизайнерских решений. Внутренняя поверхность большинства моделей трубчатых радиаторов защищена от коррозии полимерным слоем, что увеличивает их срок службы. Для таких приборов практически нет ограничений в применении, разве что стоит воздержаться от использования их в центральной системе отопления с высоким давлением.

    Алюминиевые радиаторы отопления выглядят превосходно, они отлично будут смотреться в любом шикарном интерьере. Батареи из алюминия обладают небольшим весом, высокой теплоотдачей, есть даже модели, преимущественно итальянских производителей (Fondital, Sira, Global, IPS), которые можно использовать при высоком давлении в отопительной системе. Но общей проблемой для всех алюминиевых радиаторов, является их требовательность к качеству теплоносителя. При эксплуатации этих отопительных приборов необходимо поддерживать кислотность теплоносителя в очень узком диапазоне, что часто невыполнимо не только при использовании их в центральной отопительной системе, но и при автономном отоплении.

    Лучшим решением для городской квартиры или для загородного коттеджа станут биметаллические радиаторы, которые имеют наружную алюминиевую или медную поверхность, а их внутренне устройства представляет собой прочные стальные трубы, по которым перемещается теплоноситель. По показателям прочности и надежности биметаллические радиаторы не уступают чугунным, могут выдерживать давление свыше 25 атм. А в эстетическом отношении они могут конкурировать с алюминиевыми радиаторами.

    Радиаторы и конвекторы

    Виды отопительных приборов, используемые в системе водяного отопления, различают не только по материалу, из которого их изготовили, но и по принципу действия. Еще со времен советского союза в отопительных системах применялись радиаторы и конвекторы. Радиаторы имеют большие показатели теплоотдачи, чем конвекторы. Они излучают тепло со своей поверхности и обеспечивают постоянное прогревание помещения, а конвекторы перемещают воздушные потоки снизу вверх, образуя при этом сквозняк.

    Внешне конвекторы тоже очень отличаются от радиаторов, достаточно посмотреть на фото этих приборов, и можно безошибочно определить какой прибор является конвектором, а какой радиатором.

    Основой конструкции конвектора является труба, по которой проходит теплоноситель. На трубе имеются тонкие, острые стальные пластинки.

    Достоинствами конвекторов можно назвать маленькие размеры, надежность, низкую стоимость. Эти приборы можно встраивать в пол, в стену и размещать там, где на установку радиатора просто не хватает места.

    К недостаткам конвекторов можно отнести низкий коэффициент теплопередачи. Поэтому прогреть большое помещение с помощью этих приборов вряд ли получится, их можно использовать только как дополнительные источники тепла.

    Конвекционный способ обогрева помещения достоинством трудно назвать. Так как конвекция воздуха, или проще движение воздуха, это не что иное, как сквозняк, а такому явлению в своем доме вряд ли обрадуешься. Конвекторы часто применяют в офисных учреждениях, где большая площадь остекления не дает возможности установить обычные радиаторы.

    Какие возможны виды подключения радиаторов

    На эффективность работы отопительных приборов влияет выбранная схема их установки.

    Существуют разные виды подключения радиаторов отопления:

    1. Диагональное подключение. Данный способ монтажа отопительных приборов подходит для длинных батарей, которые могут прогреваться равномерно. Труба, подающая теплоноситель, подводится на одной стороне к патрубку вверху, а внизу к патрубку подводится отводящая труба. Если горячую воду подавать снизу, то эффективность работы батареи снизится на 10%.
    2. Одностороннее боковое подключение. Это самый распространенный способ установки радиаторов. Такой способ подключения, при котором подводящая труба подключается в верхний патрубок, а отводящая – в нижний, обеспечивает наибольшую теплоотдачу.
    3. Нижнее подключение. Данный способ разводки батарей используется только в том случае, если отопительная система расположена в полу.

    От того, насколько правильно будет выбран вид подключения и как качественно будет произведена установка радиаторов в отопительной системе, зависит срок службы системы отопления, а также ее функциональность, экономичность и надежность.

    Статьи по теме

    Источники: http://teplospec.com/radiatory-batarei/kakie-byvayut-tipy-batarey-otopleniya-obzor-i-sravnenie.html, http://aqua-rmnt.com/otoplenie/radiatory/kak-vybrat-radiatory-otopleniya.html, http://79w.ru/otoplenie/batarie-radiatory/vidy-batarej-otopleniya-osobennosti

    Основные типы аккумуляторов

    Наиболее распространенные типы аккумуляторов – для бытовой техники, радиотелефонов, фотоаппаратов, фонариков, ИБП, их особенности и лучшие производители.

    Электрический аккумулятор – специальное устройство, накапливающее электроэнергию и обеспечивающее автономное питание оборудования. При его эксплуатации происходит переход одного вида энергии в другой, а также обратимость описанного процесса.

    В большинстве случаев используется электрохимический метод. Среди названий электрического аккумулятора – вторичный химический источник тока, так как перед эксплуатацией требуется его зарядка.

    Типы аккумуляторов

    По типу аккумуляторы разделяют в зависимости от их химсостава, который влияет на их эксплуатационные свойства.

    • никель-кадмиевые (Ni-Cd) – наиболее старый тип аккумуляторных батареек, отличается необходимостью соблюдения цикла «полный разряд» – «полный заряд» (имеют эффект памяти) и чувствительны к холоду (плохо отдают энергию на морозе), но могут хранится разраженными и отличаются низким саморазрядом, сейчас используются в основном в электроинструменте
    • никель-металл-гидридные (Ni-MH) – очень распространенный тип простых и дешевых компактных аккумуляторных батареек, эффект памяти и чувствительность к холоду несколько ниже, чем у никель-кадмиевых аккумуляторов, но их нужно хранить заряженными и у них выше саморазряд, сейчас они используются в основном в радиотелефонах
    • литий-ионные (Li-Ion) – более современный тип аккумуляторов, почти не подвержены эффекту памяти (снижению емкости), что позволяет заряжать их в любое время и необязательно разряжать до конца, чувствительность к холоду есть, но не критична, нужно поддерживать заряд при хранении, они часто используются в фотоаппаратах
    • литий-полимерные (Li-Pol) – облегченный вариант литий-ионных аккумуляторов, обладающий теми же свойствами, но со значительно меньшим весом, что нашло применение в компактных мобильных устройствах и дронах
    • свинцово-кислотные (SLA) – большие мощные аккумуляторы, способные быстро отдавать огромную энергию (силу тока), что используется в пусковых установках двигателей (стартерах) и источниках бесперебойного питания, требуют периодической подзарядки во время хранения

    Также аккумуляторы отличаются напряжением в вольтах (В), емкостью в ампер-часах (Ач) или миллиампер-часах (мАч) и физическим размером (типоразмером).

    Классификация аккумуляторов

    Все аккумуляторы можно условно разделить по назначению на несколько основных групп:

    • бытовые (аккумуляторные батарейки)
    • для радиотелефонов
    • для фонариков
    • автомобильные
    • для ИБП
    • промышленные

    Теперь рассмотрим их немного подробней, включая типоразмеры и лучших производителей.

    Аккумуляторные батарейки

    Для обеспечения нормального функционирования техники применяются аккумуляторы разных типоразмеров. Основная сфера их использования – питание мелких устройств бытового назначения.

    Аккумуляторные батарейки используются для самых различных устройств – радио мышек, клавиатур, фотоаппаратов, простых фонариков, часов, другой мелкой электроники.

    Они имеют различные типоразмеры:

    • AA (пальчик) – наиболее распространенный формат круглых батареек длиной 5 см, напряжением 1.2 В и емкостью 1000-3000 мАч
    • AAA (мини-пальчик) – также широко распространены, имеют длину 4.4 см, такое же напряжение 1.2 В, но меньшую емкость 500-1500 мАч
    • крона – более редкая прямоугольная батарейка с напряжением 9 В, используется в некоторых электроприборах (например, мультиметрах)

    Существуют и другие, более редкие форматы аккумуляторных батареек:

    • CS (Sub C) – короткая круглая батарейка
    • C (R14) – средняя круглая батарейка
    • D (R20) – большая круглая батарейка

    Они мало распространены и используются в некоторых специфических устройствах и старых фотоаппаратах.

    К лучшим популярным производителям аккумуляторных батареек можно отнести Panasonic, Varta, Ansmann, Sanyo. Есть также много других именитых брендов, но их чаще подделывают.

    Аккумуляторы для радиотелефонов

    Это может быть монолитная аккумуляторная батарея либо отдельные элементы. Подобные устройства отличаются небольшим размером и незначительным весом. Аккумуляторы для радиотелефонов часто представляют собой удобные готовые сборки обычных Ni-MH аккумуляторных батареек.

    Также в некоторых телефонах используются нестандартные фирменные аккумуляторы. Из производителей можно порекомендовать Panasonic и Robiton.

    Аккумуляторы для фонариков

    Аккумуляторы для фонарика представлены на рынке в широком ассортименте и выбор зависит от конкретной модели.

    Наибольшей популярностью пользуются:

    • АА (14500) – аккумуляторы для больших фонариков (длина 5 см, диаметр 1.4 см)
    • ААА – обычные Ni-MH элементы с номинальным напряжением 1.2 В и емкостью 500-1100 мАч
    • CR123A 16340– созданы для компактных фонариков (длина 3.4 см)

    Есть также специальные аккумуляторы для мощных фонариков и электрошокеров.

    Они имеют свои уникальные типоразмеры, которые нужно подбирать в зависимости от модели фонарика:

    Эти аккумуляторы отличаются физическими размерами и емкостью. В основном они являются литий-полимерными, что делает их очень легкими. Из производителей хорошо зарекомендовали себя Panasonic, Robiton, Fenix.

    Автомобильные аккумуляторы

    Об автомобильных аккумуляторах мы особо рассказывать не будем, коснемся только отличий от всех других, которые нужно знать.

    Это большие обслуживаемые кислотно-свинцовые батареи с жидким электролитом. Они способны быстро отдавать огромный ток, но необходимо следить за их зарядом и уровнем электролита (доливать по необходимости). Хранить свинцовый аккумулятор разряженным нельзя, так как где-то через полгода он выйдет из строя.

    Аккумуляторы для ИБП

    Аккумуляторы для компьютерных ИБП призваны обеспечить недлительное питание техники в случае временного отключения электричества. Они также являются свинцово-кислотными, но в отличие от автомобильных необслуживаемыми, а электролит в них загущенный в виде геля, что предотвращает утечки.

    В остальном эти аккумуляторы подобны автомобильным, они могут быстро отдать большой ток и требуют периодической подзарядки. В разных ИБП используются аккумуляторы с разным напряжением (12 или 24 В), разной емкости (7, 9, 12 Ач) и разного физического размера. Также есть модели, в которые устанавливается несколько соединенных вместе батарей.

    Выбирайте аккумулятор такого же напряжения и размера как в вашем ИБП, емкость при желании можно чуть больше (например, 9 Ач вместо 7 Ач) – это продлит работу ПК от ИБП. Из производителей можно порекомендовать SCB, Yuasa и Delta.

    Аккумуляторы в ИБП для газового котла и другой ответственной техники, отличаются большей емкостью по сравнению с моделями, применяемыми при работе компьютерного оборудования. Ведь они рассчитаны на поддержание функционирования отопительных приборов на протяжении суток и более.

    Такие аккумуляторы часто являются внешними и подключаются к ИБП с помощью специальных клемм, а сами ИБП должны выдавать напряжение в форме чистой синусоиды, что важно для электронасосов, используемых в системах отопления и другой чувствительной к форме напряжения техники.

    Промышленные аккумуляторы

    Обычно огромные батареи большой емкости. Могут быть разного напряжения, в том числе высоковольтные. Больше мы о них ничего говорить не будем, так как это не тематика нашего сайта.

    Заключение

    Для того, чтобы аккумулятор хорошо держал заряд и прослужил достаточно долго, он должен быть от надежного проверенного производителя и само собой оригинальным, а не дешевой подделкой. Также важно в каких условиях и как долго хранятся аккумуляторы.

    Поэтому лучше всего приобретать аккумуляторы в специализированных магазинах, которые уделяют особое внимание их качеству. Качественные аккумуляторы для самых различных целей от лучших производителей можно приобрести на сайте https://voltacom.ru/catalog/power/akkum.

    Зарядное устройство Xiaomi Mi Power Bank 2C 20000mAh
    Зарядное устройство Xiaomi Mi Power Bank 2 10000mAh
    Зарядное устройство Xiaomi Mi Power Bank 5000mAh

    Технология и компоненты в аккумуляторных батареях для электромобилей

    Аккумуляторы являются подходящими системами хранения энергии в различных типах автомобилей, но они играют ключевую роль в случае электромобилей. Технологии, отвечающие за их работу, постоянно развиваются, и различные типы аккумуляторов отличаются друг от друга по применению и техническим характеристикам. Узнайте о типах батарей, используемых в электромобилях.

    Технологии в аккумуляторах электромобилей – основные типы аккумуляторов

    Аккумуляторы электромобилей (EV) отличаются используемыми в них химическим элементам. В основном мы различаем литий-ионные, никель-металл-гидридные и свинцово-кислотные аккумуляторы. Выбрать оптимальную аккумуляторную батарею для электромобиля сложно, потому что индивидуальные решения хорошо работают в разных ситуациях.

    Ниже вы найдете краткое описание различных типов аккумуляторов, используемых в автомобильной промышленности, а также их применение.

    Литий-ионная батарея – большая популярность и высокая производительность.

    Несомненно, именно литий-ионные батареи в последние годы внесли наибольший вклад в передовое развитие электроэнергетического сектора. Они характеризуются эффективностью, низкой ценой и высоким уровнем производительности по отношению к весу элементов. Это лучшие батареи, если учитывать три параметра: оптимизация размера и веса батареи, соотношение массы к количеству накопленной энергии и выгодная цена. Литий-ионные батареи также можно найти во многих бытовых устройствах, таких как телефоны, компьютеры или пылесосы.

    Никель-металл-гидридная аккумуляторная батарея – для специализированного использования.

    Аккумуляторы являются подходящими системами хранения энергии в различных транспортных средствах, но они играют ключевую роль в случае электромобилей.

    Это специальные аккумуляторные элементы, которые достаточно редки по своим химическим и физическим параметрам. Водород является сырьем, требующим особого контроля. Батарея теряет энергию, когда она не используется, но этот недостаток компенсируется длительным сроком службы элементов. Никель-металл-гидридные батареи используются в специализированных устройствах, таких как медицинское оборудование. Решения такого рода характеризуются высокой себестоимостью производства.

    Свинцово-кислотные аккумуляторы – низкий срок службы и впечатляющая мощность.

    Аккумуляторы этой категории характеризуются отличными параметрами мощности. В электромобиле, однако, приходится делать ставку на решение, которое характеризуется высокой эффективностью даже при низких температурах, где такие батареи работают плохо. Несмотря на то, что стандартные аккумуляторные батареи автомобиля также фиксируют снижение таких условий, свинцово-кислотные элементы демонстрируют худшие показатели в этом аспекте. К их преимуществам относятся низкая себестоимость и надежность.

    Суперконденсаторы – поддержка производительности аккумуляторов.

    Суперконденсаторы или ультраконденсаторы в первую очередь используются для обеспечения необходимого электропитания при временном отключении электричества. По этой причине они также полезны в электромобилях, где их роль заключается в обеспечении достаточной мощности, когда требуется больше энергии.

    Многие электромобили используют аккумуляторные батареи – несколько элементов одновременно. Сочетая возможности суперконденсаторов с литий-ионными и никель-металлогидридными аккумуляторами, можно добиться лучших результатов, чем при использовании одиночных элементов. В настоящее время в автомобильном секторе доминируют литий-ионные аккумуляторы, чаще всего используемые в электромобилях.

    Литиево-ионные или никель-металл-гидридные аккумуляторы – как выбрать лучшую батарею для электромобиля?

    Из-за описанных выше параметров литий-ионная батарея используется чаще всего. Более того, технология, связанная с этими элементами, все еще развивается. Ведущие поставщики работают над тем, чтобы разрушить дальнейшие барьеры на пути к ассортименту транспортных средств, которые используют данный тип батареи в качестве источника энергии.

    Никель-металл-гидридные батареи используются в гибридных транспортных средствах. Сектор EV редко использует свинцово-кислотные батареи, хотя они иногда дополняют литий-ионные батареи. На современном этапе развития эта технология еще не готова к использованию в более широком масштабе.

    Суперконденсаторы находят свое место и в электромобилях, позволяя увеличить мощность автомобиля при высокой нагрузке. Благодаря этому во время разгона может поддерживаться стандартный аккумулятор. Суперконденсаторы также очень важны для рекуперативного торможения, что позволяет преобразовывать тепловую энергию в электричество.

    См. также: Срок службы аккумуляторных батарей электромобилей — когда следует заменять аккумуляторные батареи электромобилей?

    Какой тип батареи используется в электромобилях?

    Использование конкретного элемента зависит не только от его производительности, но и от типа транспортного средства. В случае полностью электрических транспортных средств и plug-in гибридов, которые могут быть заряжены от розетки, мы, как правило, имеем дело с литий-ионными батареями. Традиционные гибриды используют в основном никель-гидридные батареи. Больший вклад двигателя внутреннего сгорания в работу транспортного средства позволяет обеспечить более высокий уровень потерь энергии, когда он не используется. Следует также помнить, что в случае гибридных автомобилей элементы долгое время не работают при максимальной нагрузке.

    Электромобили намного эффективнее, чем автомобили внутреннего сгорания. Стоимость электроэнергии в большинстве случаев значительно ниже, чем цена топлива, необходимого для проезда по аналогичному маршруту. Наиболее эффективные решения на рынке в настоящее время позволяют преодолевать расстояние около 500 км на одной зарядке.

    Партнерство с компанией «KNAUF AUTOMOTIVE» – получение всесторонней поддержки опытного партнера.

    Для того чтобы обеспечить оптимальные решения в области электрических батарей, вы не можете работать в одиночку. В течение многих лет компания Knauf Industries работает над внедрением инноваций в автомобильной промышленности. Благодаря командам инженеров, работающих в лаборатории ID Lab, нам удалось превратить полученные за эти годы знания в потенциал на будущее. Мы разрабатываем новые решения по изоляции автомобильных аккумуляторов, компонентов аккумуляторов, электрических кабелей, фитингов для холодильных труб и сепараторов аккумуляторных элементов.

    Мы хотим предоставлять нашим партнерам аккумуляторные батареи с гораздо более высокими эксплуатационными характеристиками и оптимизированным сроком службы. Чтобы предотвратить выход аккумулятора из строя при слишком низких или слишком высоких температурах, важно помнить об изоляции, которая при этом не будет существенно влиять на вес автомобиля. Наш взгляд на будущее сочетает в себе электромобильность с экологией — мы предлагаем такие материалы, как пенополипропилен и пенополистирол, которые на 100% пригодны для вторичной переработки. Мы приглашаем к сотрудничеству предприятия автомобильной отрасли, которые хотят всесторонне поддерживать свое производство.

    Хотите получить более специализированные знания?

    какие еще бывают виды и типы батарей, их плюсы и минусы, а также технические качества

    Прошли времена, когда кроме чугунных радиаторов-гармошек, которые нуждались в регулярной покраске, других обогревателей не было.

    Современный рынок тепловых систем предлагает настолько богатый выбор батарей отопления, что некоторые из них выглядят, как мебель или дизайнерское украшение.

    Особенно отличаются богатством форм и цветов вертикальные радиаторы отопления для квартиры. Еще какие бывают батареи для отопления квартиры читайте в статье.

    Вертикальные радиаторы отопления для квартиры: плюсы и минусы

    Этот тип радиаторов вошел в повседневную жизнь потребителей скорее по прихоти дизайнеров, чем необходимости. Конечно, чем больше площадь обогревателя, тем быстрее теплеет в помещении, но традиционная установка их под окном не позволяет фантазии «разгуляться».

    Вертикальными называются батареи отопления, у которых высота больше, чем их ширина, хотя встречаются конструкции, которые можно просто назвать высокими. Современные, да и многие советские квартиры владельцы предпочитают преобразовывать, придавая им индивидуальность. Какая уж тут может быть «изюминка» в дизайне с обогревателем под окном.

    Вертикальные виды батарей отопления в квартире имеют ряд преимуществ перед своими низкорослыми «сородичами»:

    1. Они значительно экономят место, так как могут крепиться к любой свободной стене даже в самой узкой ее части.
    2. Подобные конструкции, излучая инфракрасные волны или используя теплоноситель, нагревают воздух на высоте человеческого роста, что создает особенно комфортные ощущения у их хозяев.
    3. Они могут быть любой формы, являться для комнаты ширмой или зеркалом, быть украшением или исполнять роль сушилки.

    Кроме явных преимуществ, эти радиаторы отопления для квартиры имеют ряд недостатков:

    1. Разогреваясь, они создают исходящим от них теплом под потолком некую подушку из нагретого воздуха. Это не дает ему свободно и быстро циркулировать по комнате, что приводит к неравномерному ее нагреву.
    2. Им требуется ровное расположение на стене, что несложно сделать при помощи отвеса.
    3. Данные типы батарей отопления в квартире подключаются к системе снизу, что не совсем эффективно. Диагональное или параллельные подсоединения лишили бы трубами устройство красоты, а монтировать их в стену не всегда можно.
    4. Их необходимо надежно крепить, так как вместе с теплоносителем они весят немало.
    5. Их стоимость выше, чем короткие аналоги.

    В остальном старые виды батарей отопления в квартире мало чем отличаются от классических форм, как по техническим параметрам, так и материалам.

    Виды

    Все виды радиаторов отопления для квартиры делятся на:

    • чугунные;
    • стальные;
    • алюминиевые;
    • биметаллические.

    Из чугуна

    Чугун, как и прежде, остается одним из самых популярных материалов для обогревателей.

    Связано это с его техническими качествами:

    1. Он имеет хорошую теплоотдачу.
    2. Долго держит тепло.
    3. Батареи из чугуна разборные, что позволяет приобретать необходимое количество секций или добавлять/убирать уже установленные.
    4. По-прежнему самый дешевый.

    По внешнему виду современные чугунные батареи, как классической формы, так и вертикальной сильно отличаются от старых «гармошек». Как правило, из-за большого веса их не льют сильно высокими, но даже при росте 125-150 см они не цепляются к стене, которая просто не выдержит их, а снабжаются красивыми и крепкими ножками. Особенно популярны высокие изделия в стиле ретро.

    При всей своей привлекательности, они недолговечны и боятся ударов. Современные чугунные радиаторы, выполненные в стиле художественного литья – это достаточно дорогое удовольствие.

    Стальные

    Водяные батареи для отопления квартиры, выполненные из стали, обладают прекрасными, как внешними качествами, так и техническими характеристиками:

      1. Они бывают разного цвета и формы, а в вертикальном варианте делятся:
        1. На секционные радиаторы, которые даже при длине 2 м настолько легкие, что могут крепиться к стене.Они представляют собой секции, внутри которых расположена трубка с теплоносителем.

          Стальной кожух быстро нагревается и хорошо держит тепло, а специальное эмалевое покрытие, которое имеет широкую цветовую гамму, придает ему стильный вид.

        2. Панельные конструкции прекрасно вписываются в любой интерьер и бывают, как однотонные, так и с рисунками.Стальные панельные батареи классического размера хорошо смотрятся под окном, тогда как вертикальные могут нести любую дизайнерскую нагрузку.

          Благодаря аккуратному внешнему виду и доступной цене, панельные радиаторы очень популярны.

        3. Трубчатые радиаторы вертикальной формы представляют собой неразборную систему, состоящую из отдельных секций-труб, соединенных в верхней и нижней части посредством сварки специальными коллекторами и могут доходить в высоту до 3 м, что особенно хорошо в квартирах с высокими потолками.Они могут иметь любую форму и цвет, быстро нагреваются, выдерживают высокое атмосферное давление и долговечны.
      2. Батареи из стали обычного размера так же хорошо вписываются в интерьер, как и их высокие аналоги. Они обладают высокой теплоотдачей и долговечны.

    Стальные обогреватели не имеют внутри антикоррозийного покрытия, что делает их чувствительными к составу теплоносителя. Выбирая подобные типы радиаторов отопления для квартиры, нужно заранее узнать об уровне Ph воды, используемой в системе.

    Алюминиевые

    При всех своих отличных внешних качествах и теплопроводимости, данные виды батарей не годятся для централизованного отопления, так как при резком перепаде давления могут просто лопнуть. Еще один минус – это требовательность к теплоносителю. Зато в автономных системах, где не бывает скачков давления и за качеством воды можно следить при помощи фильтра, они – прекрасный вариант обогревателей.

    Как показывает практика, наиболее долговечными (до 25 лет) являются разборные секционные модели. У вертикальных аналогов даже при высоте 2 м невысокая стоимость, но есть варианты, в которых применено внутреннее антикоррозийное покрытие. Это несколько удорожает алюминиевые батареи.

    Биметаллические

    Это самые качественные, эффективные и надежные из всех видов радиаторов. Биметаллические конструкции имеют внутреннее устройство из нержавеющей стали, которой нестрашны коррозии и перепады давления, и внешнее алюминиевое покрытие, придающее ему стильный вид.

    У них не только высокая теплоотдача, но и способность выдерживать нагрузки до 40 атмосфер, что делает их лучшими претендентами для использования в централизованных системах отопления.

    Единственным минусом биметаллических батарей является их стоимость. Вертикальные обогреватели этого типа могут иметь разную форму и быть частью интерьера.

    Например, эффектно смотрятся такие батареи в виде рамы для зеркала на стене. Наличие терморегулятора позволяет следить за качеством тепла и выставлять его на комфортном уровне или значительно экономить, сведя его подачу к минимуму, когда в квартире никого нет.

    Вот какие бывают радиаторы отопления для квартиры. Прежде чем определяться с их «ростом» и материалом, нужно сделать расчеты по мощности, необходимой для обогрева помещения, узнать о давлении в системе и параметрах теплоносителя, и только после этого обдумывать покупку.

    В настоящее время, несмотря на высокую стоимость, все большей популярностью пользуются биметаллические батареи отопления, и как показала практика, со временем, они оправдывают вложенные в них деньги.

    Аккумуляторы для электромобилей: виды и особенности

    Аккумуляторы для электромобилей: виды и особенности

    При выборе электромобиля покупатели обращают внимание на стоимость, дизайн и размеры – но одним из главных критериев является запас хода, зависящий от типа и характеристик аккумулятора.

    У автолюбителей, которые впервые столкнулись с электротранспортом, возникает немало вопросов по поводу таких батарей – о времени и способах зарядки, обслуживании, покупке и утилизации. 

    Не лишним будет перед покупкой такой машины узнать и о видах аккумуляторов, сроках службы и преимуществах их использования по сравнению с более привычным бензином и дизтопливом. 

    Виды аккумуляторов для электромобилей 

    В большинстве современных электрических машинах используются 4 типа аккумуляторных батарей. Самые распространённые – литий-ионные, алюминий-ионные и литий-серные. Иногда применяют ещё и металл-воздушные, где в качестве металла выступают цинк, литий, натрий, магний или алюминий. 

    Литий-ионные батареи 

    Литий-ионные АКБ – самый распространённый вариант для установки на электрических автомобилях. Преимуществами таких источников питания считают: 

    • высокую плотность накапливаемой энергии; 
    • более высокое по сравнению с другими видами АКБ напряжение; 
    • небольшой саморазряд – до 6% в месяц, до 20% в год; 
    • практически полное отсутствие «эффекта памяти», из-за которого новые батареи требуется «тренировать», используя несколько циклов заряда/разряда; 
    • сравнительно большой срок эксплуатации – не меньше 1000 циклов или 10 лет. 

    Не лучшими характеристиками таких батарей можно назвать высокую стоимость, которая влияет и на цену автомобиля, и плохую устойчивость к избыточному заряду.

    Минусом является и небольшой температурный диапазон, в котором работают литий-ионные АКБ (от –20 до +50°C). При использовании за пределами этих значений характеристики батареи ухудшаются – на холоде снижается ёмкость, при жаре аккумулятор может работать нестабильно.

    Серьёзная проблема Li-Ion источника питания – высокий уровень взрывоопасности при повреждении и нарушении герметичности. 

    Алюминий-ионные аккумуляторы 

    Алюминий в составе батареи для электромобиля повышает безопасность её использования.

    Кроме того, такой аккумулятор дешевле обходится при производстве. Использованию таких устройств мешает невысокая производительность катодов и меньшее количество циклов заряда/разряда. 

    В Китае ведутся исследования по поводу улучшения характеристик батарей. Уже разработана новая конструкция катода, увеличившая ёмкость и сроки службы литий-ионной АКБ, а также уменьшившая её цену. Новая версия, ещё не применяемая на серийных авто, выдерживает до 250 тыс. перезарядок. 

    Литий-серные батареи 

    Аккумуляторы, принцип действия которых основан на реакции между литием и серой, делаются многослойными. Их ёмкость примерно вдвое выше по сравнению с аналогичными по размеру литий-ионными батареями. Стоимость изготовления таких аккумуляторов ниже, а рабочий диапазон температур выше, чем у большинства других источников питания электромобилей. 

    Недостатком литий-сернистых АКБ является небольшое количество перезарядок (до 60). Это делает батареи непригодными для установки в серийных автомобилях. Однако над устранением недостатков уже работают специалисты нескольких компаний, включая OXIS Energy. Предполагается, что к 2020 году стоимость поездки на аккумуляторах Li-S будет ниже, чем у современных литий-ионных версий.

    Металл-воздушные АКБ 

    Преимуществами металло-воздушных аккумуляторов являются:

    • небольшой вес, благодаря которому снижается и масса автомобиля; 
    • большой пробег электромобилей, которые комплектуются такой батареей; 
    • сравнительно доступная стоимость; 
    • более простая утилизация по сравнению с литиевыми АКБ. 

    Минусами устройства является снижение производительности батареи при низкой температуре. Кроме того, такой батарее нужна система фильтрации, потребляющая почти треть общей мощности. Ещё один серьёзный минус – внезапный выход из строя металл-воздушных аккумуляторов из-за образовавшейся на их поверхности плёнки из пероксида лития. И, наконец, последний минус, из-за которого такие батареи не пользуются большим спросом – небольшое число циклов заряда/разряда – до 50-60. 

    Другие варианты 

    Кроме основных технологий производства аккумуляторов электромобилей, существует несколько видов, которые только находятся в разработке. Предполагается, что такие аккумуляторные батареи для электромобиля получат большую ёмкость и срок службы по сравнению с существующими версиями. Одной из таких разработок является аккумулятор на основе кремния и графита, способный накапливать в 5 раз больше энергии без заметного износа. 

    Южнокорейскими разработчиками создана технология, вообще не требующая зарядки. Вместо подключения к электросети после у электромобиля заменяется одна алюминиевая пластина, которой хватает на 700 км пробега. Алюминий идёт на переработку и используется повторно.

    Ёмкость батареи электромобиля 

    Практически каждый электрический автомобиль использует свой тип батареи. Аккумуляторы отличаются ёмкостью и обеспечивают разный запас хода. И хотя максимальное расстояние, которое может проехать электромобиль, зависит ещё и от его конструкции и веса, эту цифру можно использовать для сравнения батарей. 

    Табл. 1. Сравнение аккумуляторов популярных электромобилей по ёмкости и запасу хода. 

    Модель Ёмкость аккумуляторной батареи,
    кВт-ч 
    Запас хода,
    км 
    Audi e-Tron  95  400
    BMW i3  33  200 
    Chevrolet Bolt EV  60  300 
    Chevrolet Spark EV  19  132 
    Detroit Electric  37  280 
    Hyundai Ioniq Electric  28  200 
    Hyundai Kona  64  480 
      39  300
    JAC iEV7S  39  300 
    Jaguar I-Pace 90  480 
    KIA Soul EV  30  178 
      64 391 
    Nissan e-NV200 Combi  40  170 
    Nissan Leaf  40  250 
      62 385
    Renault Kangoo ZE  33  270
    Renault Zoe  41  367 
    Smart ForTwo Electric Drive  17,6  160 
    Tesla Model 3  75  320 
    Tesla Model S  60  350 
      70  500 
      100 600 
    Tesla Model X  100  475 
    Volkswagen e-Golf  24,2  170
    Volkswagen e-Up  18,7  160

     

    Ресурс аккумулятора

    Ещё один важный вопрос, возникающий у покупателей и владельцев электрического транспорта, касается срока службы аккумулятора. Стоимость этого источника питания достаточно высокая, и, чем реже его придётся менять, тем лучше. Ответить на вопрос можно попробовать, используя уже известную информацию о батареях электромобилей: 

    • средний срок эксплуатации аккумулятора составляет около 8-10 лет, хотя эти цифры пока не подтверждены из-за отсутствия достаточно количества старого электротранспорта; 
    • производители дают гарантию на аккумулятор в пределах 5-8 лет, что позволяет владельцу электромобиля рассчитывать на его замену при преждевременном выходе из строя; 
    • ёмкость большинства батарей постепенно снижается, и через несколько лет запас хода электромобиля окажется равным 70-80% от начального значения. 

    Характеристики некоторых видов аккумуляторов (например, литий-ионных) ухудшаются, независимо от количества циклов заряда/разряда. Срок службы других батарей зависит от условий использования, включая температуру окружающей среды. Ёмкость третьих АКБ становится меньше с каждым зарядом. Чтобы примерно представить снижение ресурса, следует рассмотреть конкретный электромобиль. 

    Ухудшение параметров в процессе эксплуатации

    Наблюдения за аккумуляторными батареями популярных моделей Tesla Model S и Nissan Leaf показывают, что максимальное снижение ёмкости происходит в течение первых 5 лет. Причём, за первый и второй год мощность аккумулятора, а, значит, и запас хода уменьшаются в пределах 5-10%, а за три следующих года – ещё на 15-20%. После этого параметры АКБ остаются примерно на одном уровне до конца срока службы – ежегодное снижение ресурса не превышает 1-5%. 

    Такие особенности аккумуляторов электромобилей позволяют выпущенным больше 5 лет назад моделям Nissan Leaf проезжать до 130 км на одном заряде вместо 160 км начального ресурса. Первые Tesla Model S 2013 года до сих пор способны проехать не меньше 200 км – при 335 км в самом начале эксплуатации. Похожие результаты показывают модели других марок. 

    Сравнивая пробег электромобилей, можно получить примерно те же цифры – максимальное снижение ёмкости наблюдается в течение первых 70-80 тыс. км. Для обычного автовладельца, проезжающего не больше 15-20 тыс. км ежегодно, эти цифры будут примерно соответствовать 5 годам эксплуатации. 

    Срок службы батареи уменьшается, если автомобилист постоянно использует технологию быстрой зарядки. Заряжая аккумулятор с помощью устройств, которые восстанавливают до 80% заряда за 30-60 минут, можно в 1,5-2 раза ускорить процесс деградации источника питания. Для того чтобы батарея прослужила дольше, её рекомендуется оставлять подключенной к зарядному устройству на несколько часов – например, на ночь. 

    Замена аккумулятора 

    Вышедший из строя или использовавший большую часть своего ресурса аккумулятор следует заменить. И, если владельцы новых электромобилей практически не сталкиваются с необходимостью покупки новой батареи, покупателям первых электрических авто уже приходится задумываться об этом. При замене аккумулятора следует учитывать такие особенности: 

    • аккумуляторы автомобилей одной модели не всегда подходят друг другу – подбирать АКБ придётся практически индивидуально; 
    • после установки новой батареи требуется перепрограммирование электронных систем – «прописка» с помощью специальных программаторов; 
    • если аккумулятор не полностью вышел из строя, а только повреждён, можно выполнить его ремонт – модульная конструкция батарей позволяет заменить всего несколько блоков. 

    Покупать аккумуляторные батареи можно у официальных дилеров или у частных лиц. В первом случае меньше риск купить подделку или некачественный товар, но увеличивается цена. Если нужно сэкономить, батарею покупают по объявлению, однако качество и надёжность такого аккумулятора остаются под вопросом. 

    Утилизация отработанных АКБ 

    Старые батареи содержат большое количество опасных для окружающей среды элементов, поэтому выбрасывать их как обычные отходы не рекомендуется. Обычно производители принимают подержанные аккумуляторы у покупателей своих электромобилей и занимаются утилизацией самостоятельно. Одним из самых выгодных способов утилизировать старых АКБ считается создание с их помощью систем автономного электропитания для частного жилья. 

    Батареи используют для накопления электроэнергии, полученной от установленных на крыше солнечных батарей. Заряд расходуется на работу домашней техники – телевизоров, холодильников, насосов системы отопления и водоснабжения. Такие варианты «второй жизни» для отработанных аккумуляторов уже разработаны компаниями Tesla и BMW. 

    Зарядка батареи 

    Разобравшись с видами, характеристиками и ресурсами аккумуляторов, стоит перейти к вопросу их зарядки. Большинство производителей рекомендует использовать зарядные станции, которые работают уже по всей Европе, в Соединённых Штатах и других странах, где официально продаются электромобили. С другой стороны, владельцу электрокара приходится рассчитывать, хватит ли ресурса аккумулятора не только для поездки, но и для посещения электрозаправки. 

    В домашних условиях большинство электромобилей можно заряжать от встроенных зарядных устройств, преобразующих переменный ток сети 220В в постоянный, подходящий для батареи. Для использования обычной электрической розетки следует использовать «зарядки» мощностью от 3,6 кВт. Для защиты от перегрева и короткого замыкания зарядное устройство комплектуется специальным блоком, контролирующим напряжение и температуру. 

    Время зарядки 

    Главным недостатком зарядки аккумуляторной батареи от обычной электросети является увеличивающееся время зарядки. Так, электромобили Tesla Model S с ёмкостью АКБ 70 кВт-ч заряжаются на 80-100% в течение 15-18 часов. На зарядку батареи Nissan Leaf уходит до 7-8 часов. 

    При использовании официальных зарядных станций владелец Tesla потратит не больше 5 часов, а, если автомобиль используется не меньше 2-3 лет, достаточно всего 3 часов. Для нового Nissan Leaf среднее время составит около 2,5 часов, для подержанного – до 1,5-2 ч. При использовании режима быстрой зарядки батарея «Ниссан Лиф» заряжается на 80% всего за полчаса, «Теслы» – в течение 40 минут. 

    Расходы на зарядку аккумулятора

    Стоимость обслуживания электромобиля, в основном, связана с расходами на электричество. Для современных моделей Nissan Leaf на зарядку одного аккумулятора требуется не меньше 24 кВт-ч. С учётом запаса хода батареи около 160 км, получается, что на 100 км пробега уходит около 15 кВт-ч или сумма, сравнимая с ценой 1 литра бензина. 

    Расходы на использование других автомобилей могут заметно отличаться. Тем более что заряд уменьшается быстрее, если ехать на большой скорости (примерно вдвое, если сравнивать показатели для 70 км/ч и 140 км/ч). Однако в среднем затраты на зарядку аккумуляторов получаются в несколько раз ниже по сравнению с заправкой топливного бака обычного автомобиля. 

    Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber

    Различные типы батарей: их использование и применение

     

    Возможно, мы этого не осознаем, но батареи играют важную роль в повседневной жизни. Они оказались полезными, надежными и доступными источниками электроэнергии.

    От автомобильных двигателей, медицинских процедур до телекоммуникаций батареи часто обеспечивают начальное питание. Они стали важным источником энергии.

    Более того, они являются основным источником питания для большинства электронных беспроводных гаджетов.От смартфонов и ноутбуков до наручных часов, датчиков дыма и пультов дистанционного управления — они повсюду!

    Возможно, вы сталкивались в своей жизни как минимум с парой разных типов батареек. Их упаковка говорит сама за себя; скорее всего, вы можете сразу отличить некоторые типы, когда увидите их.

    Но определить каждый из типов и их использование может быть сложно, и мы здесь, чтобы помочь. В этой статье мы обсудим различные типы аккумуляторов.

    Также включены их спецификации, классификации и терминология.

    Что такое батарея?

    Итальянский физик Алессандро Вольта изобрел первую батарею в 1800 году. С тех пор аккумуляторная технология используется во всем мире.

    Батарея представляет собой набор из одной или нескольких ячеек, хранящих электрическую энергию для питания электрических устройств.

    Как это работает?
    Химические реакции создают поток электронов внутри цепи. Накопленная химическая энергия затем преобразуется в электрическую энергию постоянного тока.

    Элемент и батарея

    Все мы знаем, насколько способна батарея обеспечивать электроэнергию. Но чего мы можем не знать, так это основного компонента внутри него, который играет основную роль в производстве напряжения и тока.

    Ячейка . Этот базовый электрохимический блок отвечает за реальное хранение энергии в батарее.

    Элемент содержит три основных компонента: два электрода и электролит.

    Начнем с электродов.Существует два типа: анод и катод .

    Анод — это отрицательный электрод, а катод — положительный.

    Когда анод отдает электроны во внешнюю цепь, он окисляется. Его также называют топливным электродом или восстановительным электродом.

    Напротив, когда катод принимает электроны из внутренней цепи, он восстанавливается. Его также называют окислительным электродом.

    Здесь происходит преобразование энергии в батарее.Это связано с электрохимической окислительно-восстановительной реакцией компонента клетки.

    Третий элемент — электролит . Он действует как среда для переноса заряда в виде ионов между двумя электродами.

    Электролит не обладает электропроводностью, но обладает ионной проводимостью. Его часто называют ионным проводником.

    В целом элементы батареи обеспечивают необходимые уровни напряжения и тока.

    Различные типы батарей

    Электрохимические элементы и батареи делятся на два типа.Хотя существует несколько других классификаций, эти две являются основными:

    • Первичный (неперезаряжаемый)
    • Вторичный (перезаряжаемый)

    Первичные батареи неперезаряжаемые. Это означает, что они не могут быть перезаряжены электричеством.

    Вторичные батареи работают иначе. Они идеально подходят для подзарядки.

    Первичные батареи

    Аккумуляторная батарея — удобный источник питания для портативной электроники и устройств.Это включает в себя радиоприемники, часы, игрушки, фонари, камеру и многое другое.

    Так как они не могут быть перезаряжены, как только они разрядятся, они относятся к типу «немедленно выбрасываются при разрядке» . Короче говоря, их нельзя использовать снова.

    Первичные батареи

    недороги, легки и удобны в использовании, не требуют обслуживания. Большинство используемых в быту устройств относятся к одноэлементному типу.

    Обычно они имеют цилиндрическую форму, например Щелочные батареи .Свое название они получили по используемому в них электролиту: едкий кали — чистое щелочное вещество.

    Этот тип первичной батареи представляет собой химическое вещество, состоящее из цинка (Zn) и диоксида марганца (MnO2). Его удельная мощность составляет 100 Втч/кг.

    Первичная батарея других форм и размеров включает батарею в форме монеты, также известную как батарейки типа «таблетка» . Они часто используются в фонариках, пультах дистанционного управления, настенных часах, небольших портативных гаджетах и ​​многом другом.

    Химический состав батарейки типа «таблетка» также является щелочным.Но он также содержит химические вещества оксида лития и серебра.

    Эти соединения делают эту маленькую батарею более эффективной, обеспечивая постоянное и стабильное напряжение. Его удельная мощность составляет 270 Втч/кг.

    Другие типы первичных батарей включают:

    Тип батареи

    Характеристики

    Приложения

    Щелочной (Zn/щелочной/MnO2)

    Очень популярный, умеренная стоимость, высокая производительность Самые популярные первичные батареи

    Магний (Mg/MnO2)

    Высокая производительность, длительный срок хранения

    Военные и авиационные радиостанции

    Ртуть (Zn/HgO)

    Очень высокая производительность, длительный срок хранения

    Медицина (слуховые аппараты, кардиостимуляторы), фотография

    Литий/твердый катод

    Высокая плотность энергии, низкотемпературные характеристики, длительный срок хранения

    Замена кнопочных и цилиндрических ячеек

    Литий/растворимый катод

    Высокая плотность энергии, хорошая производительность, широкий диапазон температур

    Широкий спектр применения с емкостью от 1 до 10 000 Ач

    Литий/твердый электролит

    Низкая мощность, очень долгий срок хранения

    Схемы памяти, медицинская электроника

    Серебро/цинк (Zn/Ag2O)

    Высокая производительность, высокая стоимость, плоский выпуск

    Слуховые аппараты, фотографии, пейджеры

    Цинк – углерод Обычный, недорогой, различных размеров

    Радиоприемники, игрушки, инструменты

    Предоставлено Центром электроники .

    Дополнительные батареи

    Основное преимущество этих аккумуляторов в том, что их можно перезаряжать и использовать повторно. Отсюда и другой термин: аккумуляторные батареи.

    Вторичные батареи обычно стоят дороже, чем первичные. Но, учитывая, что они перезаряжаемые, они могут иметь более длительный срок службы.

    Используется для двух приложений:

    • накопители энергии
    • приложения, в которых аккумулятор используется и разряжается в качестве основного аккумулятора

    В первом приложении вторичные батареи обеспечивают и хранят энергию для таких устройств, как:

    • Источники бесперебойного питания (ИБП)
    • Гибридные электромобили (HEV)

    Это означает, что они используются в качестве накопителей энергии, если они электрически подключены к основному источнику энергии.В то же время они заряжаются от него, поставляя необходимую энергию.

    Например, ИБП. Это резервный аккумулятор, особенно для компьютеров. Он обеспечивает резервную мощность, когда ваш обычный источник питания выходит из строя.

    Что касается второго приложения, аккумуляторы также подходят для портативной электроники, например:

    • Мобильные телефоны
    • Ноутбуки
    • Электромобили

    Когда они полностью или почти разряжены, их можно перезарядить с помощью зарядного механизма.

    Например, аккумуляторы для смартфонов. Большинство моделей имеют литий-ионный аккумулятор , срок службы которого увеличивается при частой зарядке.

    Этот тип батареи действует как их основной источник питания, их основной . Но в отличие от стандартных первичных батарей, литий-ионные перезаряжаемые и многоразовые.

    Во-первых, вместо того, чтобы выбрасывать его, вы вытаскиваете кабель или зарядное устройство, а затем подключаете его к розетке, чтобы зарядить.

    Другим прекрасным примером являются свинцово-кислотные аккумуляторы , используемые в большинстве автомобилей и транспортных средств.Он поставляется с номинальным напряжением от 2 В до 24 В с удельной мощностью 7 Втч / кг. Кроме того, он считается одним из четырех основных типов аккумуляторов наряду с литий-ионными.

    Другие основные типы перезаряжаемых батарей включают:

    • Никель-кадмиевые батареи. Один из старейших типов аккумуляторов, доступных на сегодняшний день. Они имеют очень долгий срок службы, а также очень надежны и прочны.
    • Никель-металлогидридные батареи. Это новый тип батарей, расширенная версия никель-водородных электродных батарей.Идеально подходит для аэрокосмических приложений (спутники).

    Применение аккумуляторов

    Первичные и вторичные батареи используются во многих приборах, таких как:

    • Портативные электронные устройства: Смартфоны, часы, фотоаппараты, ноутбуки, калькуляторы, включая контрольно-измерительное оборудование, такое как мультиметры.
    • Развлечения: Радиоприемники, MP3- и CD-плееры, инфракрасные пульты дистанционного управления, игрушки и игры и т. д.
    • Бытовая техника: Детекторы дыма, сигнализация, часы, ИБП, переносные электроинструменты и многое другое.

    Выбор аккумулятора для ваших нужд

    Производительность и стоимость — основные характеристики, на которые следует обращать внимание при покупке аккумуляторов. Помимо этих двух, вы также можете рассмотреть следующее:

    • Первичный или вторичный
    • Энергия или мощность
    • Срок годности
    • Энергоэффективность и скорость перезарядки
    • Срок службы батареи
    • Температура аккумулятора

    Широкий ассортимент аккумуляторов от Wiltronics

    Ищете аккумулятор определенного типа для бытовых нужд? Не ищите ничего, кроме нашего большого выбора аккумуляторов, от щелочных до свинцово-кислотных.

     

    Щелочные батареи

     

    Литиевые батареи

    Надежность и длительный срок службы. В отличие от щелочных батарей, высокопроизводительные литиевые батареи имеют исключительный срок годности. Это означает, что они будут готовы, когда они вам понадобятся. Полный ассортимент литиевых аккумуляторов смотрите здесь.

    Аккумуляторы

    В жизни, полной энергии, вы не хотите, чтобы вас останавливали. Вот почему вы используете перезаряжаемые батареи — они никогда не разрядятся, если вы будете держать некоторые из этих удобных батарей заряженными!

    Доступны литиевые, никель-кадмиевые, никель-металлогидридные аккумуляторы и аккумуляторы.

    Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы

    Ознакомьтесь с нашими высокопроизводительными универсальными свинцово-кислотными аккумуляторами здесь. Они обеспечивают надежное основное и резервное питание в бытовых и коммерческих целях.

    Вам также может понравиться сменная батарея NBN (BA5160CY2). Он идеально подходит для большинства соединительных коробок NBN.

    • Замените плоскую резервную батарею соединительной коробки NBN™ на полностью соответствующую требованиям австралийскую батарею.
    • Не отключайте подключение к Интернету и телефонную линию во время отключения электроэнергии.
    • Полностью сделай сам — не нужно обращаться в сервисную службу. Просто отключите старый и подключите новый.

     

    Помните! Не выбрасывайте батарейки в мусорное ведро. Найдите ближайший пункт утилизации в Recycling Near You.

    Почему существуют разные размеры/типы батарей? » Научная азбука

    Где-то в вашем доме есть ящик, в который «ловится» весь хлам, которому не место – ручки, брелки, неопознанные чеки, спичечные коробки и, конечно же, батарейки! Хотя большинство наших новейших технологий имеют внутренние батареи (смартфоны, планшеты и т.), есть еще тысячи продуктов и устройств, для которых требуются традиционные батареи, так что хорошо, что у нас есть ящик для мусора. Кто знает, может быть, у вас там даже есть кошка!

    Проблема в том, что всякий раз, когда вы идете в поисках новой батарейки, вам приходится перебирать батарейки всех форм и размеров. Каждая батарея помечена отдельной буквой, кажется, AA, AAA, C, D… список можно продолжать и продолжать.

    Напрашивается вопрос, а зачем столько разных типов аккумуляторов? Разве они не делают одно и то же?


    Рекомендуемое видео для вас:


    Краткая история батареи

    Хотя термин батарея используется с 1740-х годов, первая рабочая батарея появилась только в 1800 году, но тогда она была очень большой и не обладал большой силой.Однако концепция батареи сегодня остается прежней — электрохимический элемент, который может создавать электрическую энергию из химической энергии. Установив отрицательный и положительный дифференциал внутри батареи, можно заставить электрический заряд двигаться. Эта энергия была результатом химических реакций, происходящих на положительном и отрицательном выводах, в результате чего генерировался заряд, который можно использовать для выполнения работы.

    Фото: photoiconix / Shutterstock

    Звучит довольно запутанно, но в основе своей блестящая концепция, которая до сих пор лежит в основе многих батарей, которые мы используем сегодня.Двумя основными типами батарей являются первичные и вторичные батареи, разница между которыми заключается в том, что первичные батареи могут производить заряд немедленно, в то время как вторичные батареи должны быть заряжены в первую очередь, прежде чем можно будет выполнять какую-либо работу. К счастью, эти вторые типы батарей можно перезаряжать, что делает их более универсальными и востребованными.

    С тех пор, как были созданы первые батареи, мы добились невероятных успехов в области типов аккумуляторных элементов, емкости, срока службы и эффективности, но это все еще не дает ответа на вопрос, почему у нас так много разных типов? Почему разные формы? Большой, маленький, плоский, тонкий, щелочной, расплавленная соль, цинк-углерод, литий? Какое объяснение?

    Большой мир аккумуляторов

    Учитывая широкое использование электричества и зависимость от него в нашем современном, динамичном и технологически настроенном мире, нам пришлось создать огромное количество различных аккумуляторов для эффективного хранения и разрядить энергию для огромного разнообразия задач.У вас есть аккумулятор в машине, газонокосилка, будильник, часы, смартфон, пульт от телевизора и слуховой аппарат. Подумайте об энергии, потребляемой или расходуемой большинством этих устройств… довольно широкий диапазон, верно?

    Здравый смысл подсказывает нам, что для питания более крупных и сложных объектов потребуется больше энергии. Подводной лодке потребуется больше энергии, чем слуховому аппарату, вам не кажется? Поэтому люди начали разрабатывать батареи, адаптированные к требованиям мощности их изобретений.К сожалению, это привело к производству сотен различных батарей, которые подходили только для ограниченного числа объектов.

    Очевидно, что это было неэффективно, поэтому руководители аккумуляторной отрасли вместе с различными государственными учреждениями и производителями решили стандартизировать размеры аккумуляторов. Вместо сотен различных батарей для конкретных продуктов список будет намного короче. Их система именования была простой: A, B, C, D, E.

    Фото: Туомас Лехтинен/Shutterstock разработан для небольших устройств во второй половине 20 века.Некоторые из вас могут спросить, что, черт возьми, это за батареи типа A и B? Эти два типа аккумуляторов гораздо реже встречаются на прилавках магазинов, но они существуют. Аккумуляторы типа А часто использовались в первых аккумуляторных батареях для ноутбуков, в то время как аккумуляторы типа В до сих пор можно найти в некоторых частях Европы в велосипедных фарах.

    Каждый тип батареи служил своей цели в разное время, но потребность в таком разнообразии основана на типе химических реакций, используемых для создания заряда, и работе или рабочей нагрузке, с которой должен был справиться каждый аккумулятор.

    Каким будет будущее батарей?

    По мере того, как мы продолжаем развиваться в технологическом и социальном плане, наша потребность в мобильной энергии возрастает. Представьте себе миллиарды смартфонов в карманах по всему миру, не говоря уже о ноутбуках и планшетах! Мы ожидаем, что наши устройства будут надежными и мощными, а также портативными и удобными, что означает возрождение технологии разработки аккумуляторов.

    В настоящее время лидером отрасли являются литий-ионные аккумуляторы, представляющие собой вторичные аккумуляторы, которые можно перезаряжать снова и снова.Сейчас в большинстве ноутбуков и мобильных телефонов вы найдете литий-ионные аккумуляторы, которые могут быть очень маленькими, но при этом очень эффективно удерживать заряд. Некоторые люди думают гораздо шире…

    На горизонте мир, в котором мы избавились от зависимости от ископаемого топлива. Это означает, что автомобили, пожирающие нефть, уйдут в прошлое, их заменят (будем надеяться) электромобилями и глобальным обществом, которое более заботится об окружающей среде. Электромобили являются одной из движущих сил исследований аккумуляторов в последние годы; желание проехать дальше между зарядками является универсальным в этой растущей отрасли!

    Tesla Motors, основанная неоспоримым гением и революционером Илоном Маском, является одной из самых интересных компаний на рынке электромобилей, но его видение аккумуляторов выходит за рамки дорог.Его новейшее литий-ионное аккумуляторное решение, Powerwall, может эффективно получать энергию от солнечной панели в вашем доме и хранить ее в 220-фунтовой аккумуляторной батарее, которую можно установить в вашем гараже. Всего за 3500 долларов вы можете значительно сократить расходы на электроэнергию на десятилетия вперед, помогая при этом оздоровить окружающую среду.

    Double Tesla Powerwall (Фото предоставлено Insideevs.com)

    Это может позволить вам отключиться от сети, питая ваш дом бесплатным солнечным светом, который вы эффективно сохраняете до тех пор, пока он вам не понадобится.Это может стать первым шагом к тому, чтобы мир стал зеленым за счет снижения зависимости от крупных энергетических компаний и ископаемого топлива.

    Другими словами, предпочитаете ли вы AAA, B или D, аккумуляторы развиваются и возвращаются!

    19 различных типов батарей (подробная классификация батарей)

    Существует гораздо больше типов батареек, чем АА, ААА и автомобильные аккумуляторы. На самом деле, аккумуляторные технологии развиваются как сумасшедшие. Откройте для себя множество различных классификаций аккумуляторов и то, что делает каждый тип (т.е. что они питают и как).

    Батареи существуют очень давно и стали чрезвычайно важным и удобным устройством для питания. По сути, батареи хранят химическую энергию, которая преобразуется в электрическую энергию и заставляет работать другие устройства. По сути, батареи представляют собой крошечные химические реакторы, которые производят электроны с высокой энергией в качестве конечной реакции и проходят через подключенное устройство.

    Батарейки настолько распространены сегодня, что без них сложно представить современную жизнь.Однако батареи не всегда пользовались статусом «вездесущий». Считается, что в 1938 году директор Багдадского музея обнаружил «Багдадскую батарею» в подвале своего музея. Батарея в форме банки имела длину 5 дюймов (12,7 см) и состояла из железного стержня, заключенного в медь; при исследовании выяснилось, что эта своеобразная батарея датируется примерно 200 г. до н.э. С момента открытия эксперты воспроизводили модель различными способами для получения электрического заряда. Эти багдадские батареи в основном использовались в религиозных или медицинских целях или для гальваники.

    В 1749 году один из отцов-основателей США Бенджамин Франклин использовал термин «батарея», когда проводил электрические эксперименты с использованием параллельных конденсаторов. Но только в 1800 году была изобретена первая настоящая батарея. Алессандро Вольта — итальянский физик — создал первую батарею, собрав чередующиеся диски из цинка, картона и серебра. Эта стопка различных элементов называлась «гальваническим столбом» и была первым устройством, которое выпускало непрерывный и продолжительный ток.К сожалению, первая батарея была не лучшей, так как имела немало недостатков. В 1859 году появилась самая долговечная батарея — свинцово-кислотная. Этот тип батареи все еще находится в эксплуатации и может рассматриваться как самая старая форма «перезаряжаемой батареи».

    Сегодня вы найдете батареи самых разных размеров, форм, моделей и функций; каждый из которых варьируется в зависимости от типа батареи. В этом сообщении блога мы обсудим различные типы батарей, которые помогут вам понять, чем каждый тип отличается от другого.

    Связанный:   Black + Decker Battery Обзор газонокосилки | Интернет-магазины игрушек | Типы электроинструментов | Типы электроники

    Общие типы батарей

    Хотя батареи можно разделить в зависимости от их размеров, состава, формы и функций, они, как правило, подразделяются на следующие категории:

    • Первичные батареи
    • Дополнительные батареи

    Первичные батареи

    Простейшее значение для понимания первичных батарей заключается в том, что эти батареи предназначены только для одноразового использования и должны быть утилизированы.Эти батареи также известны как неперезаряжаемые батареи, учитывая, что их нельзя перезарядить и использовать снова. Именно такую ​​батарею первым изобрел Алессандро Вольта в 1800 году.

    Неперезаряжаемые батареи обладают целым рядом преимуществ, которые делают эти устройства выбором номер один для большинства пользователей. Во-первых, первичные батареи стоят очень дешево по сравнению с другими интеллектуальными батареями. Помимо доступности, эти батареи легки, просты и удобны настолько, что любой новичок может использовать их без каких-либо проблем.

    Часто экономичные товары имеют короткий срок службы. Однако это не относится к первичным батареям, поскольку срок службы этих устройств составляет 10 лет. Эта характеристика делает эти батареи сверхнадежными и долговечными. Лучше всего то, что вы можете найти их в широком диапазоне размеров и форм, которые могут идеально подходить для различных приложений.

    Существует несколько основных типов первичных батарей, которые подробно рассматриваются ниже:

    Щелочные батареи

    Это один из самых основных типов первичных батарей, который получает энергию от химической реакции между металлическим цинком и диоксидом марганца.По сравнению с другими батареями, такими как угольно-цинковые батареи из хлорида цинка, щелочные батареи обладают большей плотностью энергии и более длительным сроком службы.

    Вместо кислого хлорида аммония или хлорида цинка батарея состоит из щелочного электролита гидроксида калия, благодаря этому свойству она называется «щелочной батареей».

    Щелочные батареи  состоят из постоянного напряжения, что обеспечивает лучшую плотность энергии и сопротивление утечке, в отличие от угольно-цинковых батарей.Эти батареи получают эту характеристику в основном из-за наличия анода из диоксида марганца, поскольку он лучше и плотнее и не содержит других компонентов, занимающих много ненужного места.

    Основные пользователи щелочных батарей находятся в регионах Северной Америки и Европы. Тем не менее, Латинская Америка и Азиатско-Тихоокеанский регион имеют более высокую вероятность роста рынка щелочных батарей. Это потому, что эти регионы переходят от использования угольно-цинковых батарей к щелочным батареям.Что касается Ближнего Востока и Африки, то в обоих этих регионах наблюдается растущая тенденция использования этих батарей.

    Вы можете найти щелочные батареи различных размеров, таких как AAA, AA, C, D, 9V и т. д. C, D и 9V идеально подходят для устройств с высоким энергопотреблением, а AA и AAA используются для устройств с низким энергопотреблением.

    Литиевые батареи

    Эти первичные батареи, также известные как литиевые перезаряжаемые батареи, состоят из металлического лития в качестве анода.Сегодня они широко популярны, поскольку их можно использовать для питания таких устройств, как MP3-плееры, автомобильные замки, термометры, лазерные указки и слуховые аппараты.

    Что отличает их от других типов батарей, так это то, что они обеспечивают высокую плотность заряда и высокую стоимость за единицу. Известно, что литиевые элементы производят напряжение от 1,5 В до 3,7 В, в зависимости от их модели и используемых химических соединений.

    Однако литиевые батареи не следует путать с литий-ионными батареями , поскольку они представляют собой перезаряжаемые аккумуляторные батареи, используемые в таких устройствах, как ноутбуки, сотовые телефоны, КПК и iPod.

    Меркурий

    Ртутная батарея, также известная как оксидно-ртутная батарея или ртутный элемент, представляет собой неперезаряжаемую электрохимическую батарею, срок службы которой составляет до 10 лет. В этой миниатюрной батарее используется химическая реакция между цинковыми электродами и оксидом ртути в щелочном электролите.

    Благодаря длительному сроку службы и стабильному выходному напряжению эти батареи являются наиболее распространенным типом батарей в 20   веке.Они широко используются в портативных электронных устройствах, таких как часы, калькуляторы, игрушки, фотоаппараты, цифровые термометры и т. д.

    В отличие от двух других батарей, которые обсуждались выше, ртутные элементы имеют форму и размер, похожие на кнопку, что делает эти батареи очень удобными и легкими для переноски.

    Воздушно-цинковая батарея

    Цинково-воздушные батареи, также называемые воздушно-цинковыми топливными элементами, представляют собой металловоздушные устройства, работающие на комбинации кислорода и окисляющегося цинка.Эти батареи обладают высокой плотностью энергии и не требуют больших затрат в производстве. Вы можете приобрести эти батареи различных размеров по вполне доступной цене.

    Воздушно-цинковые топливные элементы содержат анод, состоящий из гранулированного порошка и электролита. Электролит действует как гелеобразователь, который помогает поддерживать контакт между частицами цинка и электролитом. Во-вторых, эти батареи также содержат катод, который помогает кислороду вступить в контакт с другим химическим соединением, чтобы могла произойти реакция.

    Воздушно-цинковые топливные элементы обычно применяются в часах, фонариках, пультах дистанционного управления, пленочных камерах, слуховых аппаратах и т. д. В зависимости от размера устройства вы можете выбрать воздушно-цинковую батарею соответственно.

    Дополнительные батареи

    Вторичные батареи, также называемые перезаряжаемыми батареями , содержат гальванические элементы, химические реакции которых можно легко обратить вспять, подав некоторое напряжение в противоположном направлении.

    В отличие от первичных батарей, вторичные элементы можно перезарядить и снова использовать. Как правило, эти элементы используются в приборах с высоким энергопотреблением или в ситуациях, которые могут быть слишком дорогими или непрактичными. Некоторые виды использования вторичных батарей включают мобильные телефоны, MP3-плееры, компьютеры, телефонные станции, наручные часы, слуховые аппараты и т. д.

    Ниже приведены типы вторичных батарей, которые широко используются сегодня:

    Свинцово-кислотный гель

    Свинцово-кислотно-гелевая батарея , также известная как «гелевые элементы», представляет собой  аккумулятор VRLA (что означает свинцово-кислотный аккумулятор с регулируемым клапаном) с гелеобразным электролитом.Эта гелеобразная масса получается из смеси серной кислоты с коллоидным кремнеземом. Гелевую ячейку часто путают с ячейками в стиле AGM, поскольку в обоих из них электролит находится во взвешенном состоянии. Однако, в отличие от ячеек AGM, гелевая ячейка содержит кремнезем, который делает электролит жестким. Преимущество аккумуляторов на гелевой основе перед другими типами аккумуляторов заключается в том, что они служат дольше, особенно в жаркую погоду.

    Имейте в виду, что это самые чувствительные аккумуляторы, так как они могут вызвать неблагоприятную реакцию, если они будут чрезмерно заряжены.Кроме того, если для питания свинцово-кислотных элементов используется неправильное зарядное устройство, устройство может работать плохо или полностью выйти из строя. Напряжение поглощения колеблется от 14,0 до 14,2 вольт.

    Гелевые элементы

    не так распространены, как другие батареи, такие как AGM, но они широко используются в инвалидных колясках, троллинговых двигателях и циклах RV.

    Литий-ионный аккумулятор Литий-ионные аккумуляторы

    чрезвычайно популярны в наши дни, поскольку они используются для зарядки или подзарядки популярных гаджетов, таких как КПК, сотовые телефоны, iPod и ноутбуки.Помимо того, что они помогают заряжать устройства, без которых мы не можем жить, эти батареи считаются самыми легкими и мощными батареями, доступными на рынке.

    Эти батареи состоят из сверхвоздушного лития и углерода, поэтому они легкие по своей природе. Литий также обладает высокой реактивной энергией, что означает, что литий-ионные батареи могут хранить чрезмерное количество энергии в своих атомных связях.

    Более того, в литий-ионных аккумуляторах отсутствует эффект памяти.Это означает, что вам не придется сначала разряжать их, чтобы зарядить, как это происходит с некоторыми другими батареями. Прежде всего, эти элементы способны упаковывать 5% своего заряда каждый месяц по сравнению с 20%-ной потерей, наблюдаемой в батареях NiMH.

    Никель-кадмиевая (NiCd) батарея

    Это тип перезаряжаемой батареи, в которой в качестве источника электродов используется металлический кадмий и гидроксид оксида никеля. Чтобы заставить эти клетки работать, они должны поддерживаться в пределах от +60 градусов по Цельсию до минус 20 градусов по Цельсию.

    Выбор правильного сепаратора, такого как полипропилен или нейлон, и электролита, такого как LiOH, NaOH и KOH, также имеет первостепенное значение для эффективной работы этих батарей. Эти компоненты сохраняют напряжение никель-кадмиевых аккумуляторов неизменными, особенно в таких случаях, как сильноточный разряд.

    При неправильном использовании или обращении с этими батареями может возникнуть опасно высокое давление, которое может полностью повредить устройство. Чтобы избежать такого случая, эти элементы содержат реверсивный предохранительный клапан.Лучшее преимущество никель-кадмиевых элементов заключается в том, что они остаются прочными в течение очень долгого времени.

    никель-металлогидридная батарея

    Сокращение NiMH или Ni-MH означает, что никель-металлогидридная батарея предлагает множество преимуществ по сравнению с другими перезаряжаемыми батареями. Прежде всего, никель-металлогидридные аккумуляторы — это быстродействующие батареи, которые могут работать очень долго, не подвергаясь стрессу.

    Даже при неправильном использовании эти батареи могут обеспечить хорошую производительность при нагрузке и довольно длительный срок хранения.Эти батареи требуют минимального обслуживания и могут храниться в разряженном состоянии. Несмотря на широкий спектр преимуществ, эти батареи экономичны и могут иметь различные размеры, формы и характеристики.

    Однако аккумулятор имеет определенные ограничения. Например, по сравнению с более новыми аккумуляторными системами, эти аккумуляторы излучают меньше энергии. Эти батареи также требуют саморазряда, даже после их хранения. Хуже всего то, что кадмий является опасным металлом, а это означает, что аккумулятор нужно использовать с осторожностью, иначе он может привести к серьезным разрушениям.

    Другие типы батарей

    Промышленные батареи

    Как следует из названия, эти батареи специально разработаны для промышленных целей. Они тяжелые, потребляют больше энергии и обеспечивают высокую производительность в промышленности.

    Основным применением этих аккумуляторов является питание тяжелой техники, железных дорог и систем резервного питания для коммунальных служб и телекоммуникаций. Ниже приведены некоторые распространенные типы промышленных аккумуляторов , используемых сегодня:

    Батарея Absolyte

    Это тип промышленного аккумулятора с клапанно-регулируемой свинцово-кислотной конструкцией (VRLA).По сравнению с другими типами промышленных батарей, абсолютные батареи более безопасны, так как они препятствуют выделению вредного газообразного водорода и утечке кислоты. Эта батарея имеет поразительно современный дизайн. Например, он состоит из банки для термосваривания, отличного компрессионного сепаратора, модульного стального лотка и т. д.

    Вы можете использовать эти батареи для телекоммуникаций, энергетических систем, накопителей энергии, железнодорожных сигналов и связи, распределительных устройств и фотогальваники.

    Железоникелевая батарея

    Никель-железная батарея — еще одна промышленная батарея, состоящая из никеля (III), оксидно-гидроксидных положительных пластин и железных отрицательных пластин.В дополнение к ним, батарея высокого напряжения состоит из электролита гидроксида калия.

    Эти батареи, как правило, имеют удивительный жизненный цикл и разнообразный спектр применения. Первоначально он использовался в шахтерских поездах и на железных дорогах. Однако сегодня у него совершенно новая область применения, поскольку он используется для движения и зарядки электромобилей.

    Стальной корпус

    Это надежные и исключительно мощные промышленные аккумуляторы, используемые для различных применений — подъемных и вилочных погрузчиков.

    Чтобы идентифицировать эти батареи, вы должны знать, что они тяжелее, чем промышленные батареи любого другого типа, и весят от нескольких сотен килограммов до нескольких тысяч килограммов.

    Аккумуляторы в стальном корпусе

    также доступны в чистом виде, что означает, что они могут быть переработаны и использованы снова. Большинство свалок готовы принять их, но, скорее всего, они не примут другие типы батарей.

    Залитая свинцово-кислотная батарея

    Залитые свинцово-кислотные батареи известны тем, что они используют солнечную энергию и используются во многих автономных энергетических системах.Они имеют относительно долгий срок службы и дешевы в пересчете на ампер-час; но для того, чтобы максимально использовать эти преимущества, эти батареи нуждаются в регулярном обслуживании , включая очистку и промывку их внутренних компонентов .

    Некоторыми распространенными примерами залитых свинцово-кислотных батарей, используемых только в солнечных и ветряных электрических системах, являются 2-вольтовые промышленные элементы, 6-вольтовые батареи L-16 и 6-вольтовые батареи для гольф-каров.

    Автомобильные аккумуляторы

    Как следует из названия, автомобильные аккумуляторы используются в таких транспортных средствах, как легковые автомобили, грузовики, велосипеды и т. д.Эти батареи обеспечивают электрический ток для запуска двигателя автомобиля.

    Когда двигатель начинает работать, автомобиль питается от генератора переменного тока — внутренней функции автомобиля, которая помогает заряжать аккумулятор автомобиля. Ниже приведены некоторые популярные типы автомобильных аккумуляторов, о которых вы должны знать:

    .
    Автомобильный гибрид

    Аккумулятор гибридного автомобиля похож на любой другой аккумулятор, за исключением того, что он перезаряжаемый и содержит достаточное количество раствора, чтобы автомобиль мог проехать несколько миль.

    Гибридные батареи

    состоят из двух электродов, которые помогают получать и излучать электрический заряд. Эти электроды находятся в растворе на основе ионов, известном как электролит. Электроды разделены сепаратором, чтобы избежать короткого замыкания. Выключатель, подключенный к вашему телефону или ноутбуку, помогает электродам клетки вырабатывать энергию, что приводит к электрохимической реакции.

    Свинцово-кислотная батарея

    Свинцово-кислотная батарея , изобретенная Гастоном Планте (французским физиком) в 1859 году, является одной из старейших, но наиболее широко используемых батарей в мире.Это тип автомобильного транспортного средства, в котором для преобразования химической энергии в электрическую используется губчатый свинец и перекись свинца.

    Несмотря на то, что это обычный автомобильный аккумулятор, он также широко используется на различных электростанциях и подстанциях из-за его отличной емкости по напряжению и более низкой стоимости.

    Сохранять химическую и электрическую энергию в батарее помогают две части батареи – контейнер и пластина. Контейнер свинцового аккумулятора изготовлен из стекла, свинца, эбонита или твердой резины, что помогает предотвратить вытекание электролита.С другой стороны, пластина свинцово-кислотного аккумулятора выполнена из сетки, что обеспечивает равномерное распределение тока. Без равномерного распределения электрический ток может просачиваться наружу и воздействовать на батарею.

    ВРЛА Аккумуляторы

    VRLA представляют собой необслуживаемые аккумуляторы среднего и крупного размера, которые также иногда называют герметичными свинцово-кислотными аккумуляторами. Внутри этой батареи есть элементы VRLA, которые состоят из плоских пластин, таких как залитая свинцово-кислотная батарея или спиральный рулон.

    Аккумуляторы

    VRLA поставляются со сбросом давления, который активируется, когда давление газообразного водорода начинает расти. Эта активация клапана приводит к утечке некоторого количества газа и электролита. Это, в свою очередь, снижает общую емкость аккумулятора.

    Одним из распространенных методов зарядки батареи VRLA является зарядка постоянным напряжением. Однако другие методы также используются для быстрой зарядки методов VRLA. Наличие VRLA в вашем автомобиле требует регулярного обслуживания.В противном случае могут произойти такие инциденты, как короткое замыкание и небольшой пожар.

    Аккумуляторы

    , несомненно, являются наиболее надежным и компактным способом получения электрической энергии в различных устройствах, оборудовании, машинах и транспортных средствах. Без различных типов батарей мир был бы суровым и тяжелым местом для жизни.

    Какие существуют типы батарей? Answer & Market Insights

    Батарейки — это одна из тех вещей, которыми владеет и пользуется почти каждый, но никогда не осознает, насколько они важны.Без батареек современная жизнь была бы совсем другой. Аккумуляторы являются одними из наиболее распространенных и широко используемых электронных компонентов во всей электронной промышленности, поскольку они обеспечивают надежное и стабильное питание подавляющего большинства электронных устройств.

    В этом посте мы освещаем текущую информацию о рынке и освещаем некоторые основы аккумуляторных продуктов.

    Анализ рынка:

    Согласно недавнему отчету об анализе рынка, ожидается, что рынок аккумуляторов будет расти до 2025 года, а совокупный годовой темп роста (CAGR) прогнозируется на уровне 12.31% и более. Ожидалось, что этот рост будет вызван снижением цен на литий-ионные аккумуляторы, ростом сектора возобновляемых источников энергии, ростом популярности электромобилей и значительным увеличением спроса на бытовую электронику. Однако нынешняя пандемия COVID-19 затронула всю электронную промышленность, включая сегмент аккумуляторов. Больше всего пострадал мировой рынок литий-ионных аккумуляторов.

    В связи с недавними сбоями на мировых рынках и в цепочках поставок ключевые игроки на рынке аккумуляторов начали изучать варианты производства за пределами Китая.По словам Фрэнсиса Вана, генерального директора компании NanoGraf, занимающейся производством аккумуляторов, в течение последних пяти лет Китай доминировал в цепочке поставок литий-ионных аккумуляторов. В результате последствий, вызванных COVID-19, Ван ожидает, что производители оригинального оборудования (OEM) начнут возвращать производство в Японию и Корею. При этом Ван также считает, что производство аккумуляторов для электромобилей по-прежнему будет сосредоточено в Китае. Это связано с тем, что Китай поддерживает более широкое использование и производство электромобилей за счет государственного финансирования, что делает их внутренний спрос очень высоким.Аккумуляторная отрасль в целом, скорее всего, увидит сдвиг в сторону более сбалансированной диверсификации цепочки поставок литий-ионных аккумуляторов, при этом больше внимания будет уделяться снижению рисков, а не затратам. Серебряная подкладка для этого вируса с точки зрения аккумуляторов и электронной промышленности заключается в том, что эти новые возможности роста могут стимулировать производственные мощности за пределами Азии.

    Информация и аккумулятор Категории: 

    Батареи — это автономные химические блоки питания, которые производят определенное количество электроэнергии.В отличие от традиционного электричества, батареи предназначены для медленного и устойчивого преобразования химических веществ, содержащихся в них, в электрическую энергию. Аккумуляторы являются одним из самых популярных видов портативных источников энергии, поскольку они обеспечивают почти мгновенную энергию.

    Батареи

    бывают самых разных размеров, форм и напряжений. При этом все батареи делятся на две основные категории: первичные и вторичные.

    Первичные батареи являются одноразовыми, неперезаряжаемыми и обычно используются в большинстве домашних хозяйств.Хотя первичные батареи не являются экологически чистыми, у них есть некоторые важные преимущества. Обычно они служат дольше и хранят больше энергии, чем перезаряжаемые батареи того же размера.

    Три основных типа первичных батарей…

    1. Цинк-угольные батареи

    2. Щелочные батареи

    3. Литиевые батареи

    Эти три первичные батареи часто называют «сухими элементами», потому что внутри них нет жидкости.

    Вторичные батареи обычно называют перезаряжаемыми батареями.Аккумуляторы стали более популярными и распространенными с тех пор, как портативные устройства, такие как мобильные телефоны, вышли на рынок и захватили его штурмом. В свое время наиболее распространенным типом аккумуляторов были свинцово-кислотные «аккумуляторы», и они использовались в основном в автомобилях. На сегодняшний день наиболее распространенными типами аккумуляторов являются никель-металлогидридные (NiMH), никель-кадмиевые и литий-ионные.

    Различные типы батарей:

    Ниже приведен список основных типов аккумуляторов: 

      • Цинк-уголь — Это повседневные батарейки для предметов домашнего обихода, таких как фонарики.Они одноразовые, экономичные, но служат недолго. В угольно-цинковых батареях положительный электрод сделан из угольного стержня, а отрицательный электрод сделан из цинкового сплава, отсюда и название.

    • Щелочные — Эти первичные батареи выглядят как угольно-цинковые, но сохраняют больше энергии, служат дольше и стоят дороже. Они могут оставаться заряженными в течение нескольких лет, что делает их очень надежным источником питания.
    • Свинцово-кислотные — Свинцово-кислотные батареи являются вторичными и используются с 19 века.Свинцово-кислотные аккумуляторы используются в автомобильной промышленности и, как правило, никогда не нуждаются в перезарядке, поскольку автомобиль заряжает их автоматически. Эти батареи большие и могут быть очень дорогими.
    • Никель-кадмиевые (NiCd) — Никель-кадмиевые батареи часто используются в качестве замены одноразовых 1,5-вольтовых батарей, используемых в таких предметах, как игрушки и фонарики. Эти перезаряжаемые батареи доступны по цене и могут использоваться в течение очень долгого времени.
    • Никель-металлогидридные (NiMH) — Эти батареи появились в 1990-х годах и были представлены на рынке как более экологичная альтернатива никель-кадмиевым батареям.Аккумуляторы NiMH обычно используются в персональных устройствах, таких как мобильные телефоны.

    Использование и применение: 

    Аккумуляторы

    используются практически во всех сегментах электронной промышленности. В таблице ниже указаны области, в которых интенсивно используются батареи, и несколько примеров применения для каждой из них:

    Бытовая электроника

    Спортивные товары

    Электроинструменты

    Аккумуляторный пылесос

    Носимые устройства

    Игрушки

    Планшеты/электронные книги

    Устройства Bluetooth

    Смартфоны

    Освещение

    Солнечный светофор

    Освещение для кино и видео

    Солнечные прогулочные фонари  

    Знаки аварийного выхода 

    Безопасность дорожного движения

    Подводное освещение

    Безопасность и мониторинг
    Системы

    Погодные приборы

    Охранная и пожарная сигнализация 

    Блоки захвата радиочастотных данных

    Металлодетекторы

    Электрические заборы и ворота

    Счетчики трафика

    Оборудование для обнаружения ядерных излучений 

    Передатчики

    Медицинское оборудование и системы визуализации

    Инвалидные коляски

    Устройства для мониторинга состояния пациента

    Медицинские устройства для поддержки пациентов

    Портативные ультразвуковые устройства 

    Портативные рентгеновские аппараты 

    Инфракрасные мониторы

    Коммунальные услуги и резервное питание

    Счетчики воды и газа 

    Термостаты

    Электросчетчики

    Источники бесперебойного питания (ИБП)

    Системы на солнечной энергии

    Коммуникационные и вычислительные системы

    Радиосигнализация 

    Беспроводные и сотовые телефоны

    Телефонные системы и телекоммуникации 

    Оборудование для спутникового и глобального позиционирования 

    Серверные системы резервного копирования

    Встроенные вычислительные устройства

    Автомобильная промышленность и транспорт

    Электромобили

    Беспилотные летательные аппараты

    Тормозные системы и системы прицепа 

    Беспилотные подводные аппараты

     

    Аккумулятор ZEUS Продукты и источники:

    Sensible Micro гордится тем, что является авторизованным оптовым дистрибьютором ZEUS Battery Products, ведущего производителя безопасных и надежных аккумуляторных блоков.Продукция ZEUS отличается высочайшим качеством и конкурентоспособной ценой. Они поддерживают как перезаряжаемые, так и неперезаряжаемые химические вещества, такие как:

    • литий-ионный
    • литий-полимерный
    • литий-железо-фосфат
    • никель-металлогидрид
    • никель-кадмий
    • герметичный свинцово-кислотный
    • литий первичный и щелочной.

    Являясь авторизованным дистрибьютором, Sensible Micro также может предложить индивидуальные решения для аккумуляторов через команду разработчиков ZEUS.Команда ZEUS тщательно рассматривает и оценивает требования каждого клиента и выбирает надлежащую электронную схему безопасности, мониторинга и контроля заряда для оптимизации вашего индивидуального решения для аккумуляторов. Запланируйте звонок с одним из наших экспертов по снабжению сегодня, чтобы обсудить ваши потребности в батареях!

    Будьте в курсе последних событий в отрасли и в нашем сообществе, подписавшись на блог Sensible Micro.

    Объяснение аккумуляторов — меньше значит больше

    Нажмите ниже, чтобы посмотреть наше последнее видео:

    Утилизируйте свои батареи на обочине!

    Для тех, кто живет в некорпоративной части округа или в городах Бьюэллтон, Голета, Санта-Барбара и Солванг, теперь у вас есть новая возможность утилизации аккумуляторов.Просто выполните следующие действия:

    • Поместите батареи в пластиковый пакет с застежкой
    • .
    • Положите пакет поверх (а не внутрь) контейнера для вторсырья в обычно запланированный день сбора вторсырья
    • Для перезаряжаемых батарей заклейте концы каждой батареи прозрачной лентой, чтобы полюса батареи не были видны (вы можете пропустить этот шаг для одноразовых батарей)

    Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с ответами на часто задаваемые вопросы ниже или обратитесь к своему перевозчику мусора/вторсырья.

    Типы батарей

    Существует много разных размеров и типов батарей, поэтому мы знаем, что ситуация может быть немного запутанной. Мы делим наши батареи на три категории: неперезаряжаемые батареи, перезаряжаемые батареи и автомобильные батареи. Вот различия, как объяснил batteryrecycling.com.

    Неперезаряжаемые батареи

    Также называемые одноразовыми батареями или первичными батареями, в настоящее время это наиболее часто используемые батареи.Они получают свою силу от химической реакции, которая необратима. Они работают лучше, чем перезаряжаемые батареи, в ситуациях, когда требуется небольшое количество энергии в течение длительного времени. Большинство из них представляют собой щелочные батареи стандартных размеров AA, AAA, D-Cell, C-cell и 9 вольт. Но есть и другие экзотические аккумуляторы, которые входят в эту категорию.

    • Щелочные и угольно-цинковые батареи

      • Самый распространенный тип одноразовых батареек.
      • AA, AAA, D-Cell, C-Cell, 9-вольтовые и кнопочные элементы.
      • Обычно используется в фотоаппаратах, игрушках, часах и портативной электронике.
    • Литиевые батареи — не литий-ионные батареи

      • Кнопочные ячейки стандартных и нестандартных размеров.
      • Используется в малой и большой портативной электронике.
      • Не путать с перезаряжаемыми литий-ионными батареями.
    • Ртутные батареи

      • AA, 9 вольт, маленький цилиндр и нестандартные размеры.
      • Обычно используется в медицинских устройствах и в военных целях.
    • Батарейки с оксидом серебра

      • Маленькие кнопочные элементы, высоковольтные маленькие цилиндры, большие нестандартные размеры.
      • Обычно используется в часах, слуховых аппаратах и ​​самолетах.
    • Воздушно-цинковые батареи

      • Кнопочные элементы, 9 В и нестандартные размеры.
      • Обычно используется в слуховых аппаратах и ​​часах.

    Посетите нашу страницу, посвященную неперезаряжаемым батареям, чтобы узнать, как правильно утилизировать эти батареи.

    Аккумуляторы

    Наиболее распространенными типами перезаряжаемых аккумуляторов на современном рынке являются ионно-литиевые аккумуляторы для телефонов и ноутбуков, а также стандартные никель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы, которые можно перезаряжать в домашних условиях.

    • Свинцово-кислотные гелевые аккумуляторы

      • Прямоугольные, нестандартных размеров в жестком пластиковом футляре.
      • Обычно встречается в инвалидных креслах, скутерах, тележках для гольфа, лодках, жилых автофургонах и некоторых переносных инструментах и ​​инструментах.
      • Эти батареи токсичны и требуют осторожного обращения.
    • Литий-ионные (Li-ion) батареи

      • Нестандартные размеры в жестком пластиковом футляре, маленькие цилиндрические или кнопочные ячейки.
      • Обычно используется в сотовых телефонах, ноутбуках, электроинструментах и ​​видеокамерах.
      • Не путать с одноразовыми литиевыми батареями.
    • Никель-кадмиевые (NiCd) батареи

      • AA, AAA, C, D и другие маленькие цилиндрические батареи, упакованные элементы и нестандартные размеры.
      • Обычно встречается в электроинструментах, игрушках, радиоуправляемых автомобилях, медицинских приборах и некоторых ноутбуках.
      • Эти батареи токсичны, и их нельзя сжигать.
    • Никель-металлогидридные (NiMH) батареи

      • AA, AAA, C, D и другие маленькие цилиндрические батареи, упакованные элементы и нестандартные размеры.
      • Обычно встречается в электроинструментах, игрушках, радиоуправляемых автомобилях, мобильных телефонах и некоторых ноутбуках.

    Посетите нашу страницу Аккумуляторы, чтобы узнать, как правильно утилизировать эти аккумуляторы.

    Автомобильные и жидкостные аккумуляторы

    Автомобильные аккумуляторы — это совершенно другой тип аккумуляторов.Они называются батареями с жидкостными элементами, потому что они содержат жидкость. В наиболее распространенном типе аккумуляторов с жидкостными элементами, свинцово-кислотных аккумуляторах, жидкость на самом деле представляет собой серную кислоту. Вы можете понять, почему могут возникнуть особые потребности в утилизации.

    Некоторые сайты, принимающие автомобильные аккумуляторы, также принимают аккумуляторы других типов, но обязательно позвоните заранее, чтобы получить информацию.

    Для получения дополнительной информации посетите сайт www.batteryrecycling.com/wet+cell+batteries/

    Посетите нашу страницу автомобильных аккумуляторов, чтобы узнать о местных сайтах, которые принимают автомобильные аккумуляторы и аккумуляторы с жидкостными элементами для надлежащей утилизации.

    Часто задаваемые вопросы

    Что такое бытовая батарея?

    Бытовые батареи, как правило, представляют собой батареи меньшего размера с мощностью 9 вольт или менее. Наиболее распространенным типом является AA, используемый для бытовых гаджетов, таких как пульты дистанционного управления, маленькие игрушки и беспроводные кухонные приборы.

    Нужно ли мне для программы сбора на обочине заклеивать концы всех батареек скотчем?

    Нет, обычные одноразовые щелочные батареи (мощностью 9 В или ниже) не требуют обклеивания.Однако некоторые батареи, как и большинство перезаряжаемых, представляют опасность возгорания при хранении и транспортировке, если их концы открыты.

    Для программы «У обочины», почему мне нужно класть батарейки в прозрачный пакет?

    Требуются прозрачные мешки, чтобы водители мусоровозов могли легко идентифицировать бытовые батареи. Аккумуляторы не смешивают с вторсырьем, а помещают в отдельное ведро, которое обычно висит сбоку от грузовика. Водители кладут батареи в ведро перед тем, как опрокинуть мусорный бак.

    Для программы у обочины, почему мне нужно класть пакет НА ВЕРХ синего мусорного бака?

    Аккумуляторы перерабатываются отдельно от материалов внутри мусорного бака. Смешанные вторсырья никогда не должны включать опасные отходы, такие как бытовые батареи или электроника.

    Аккумуляторные технологии — Learn.sparkfun.com

    Избранное Любимый 47

    Опции батареи

    Существует множество различных аккумуляторных технологий.Есть несколько действительно отличных ресурсов, доступных для мельчайших подробностей, стоящих за химией батареи. Википедия особенно хороша и всеобъемлюща. В этом учебном пособии основное внимание уделяется наиболее часто используемым батареям для встраиваемых систем и бытовой электроники.

    Предлагаемая литература

    Есть некоторые понятия и знания, которые вы, возможно, захотите узнать, прежде чем читать это руководство:

    Что такое цепь?

    Каждый электрический проект начинается со схемы.Не знаете, что такое цепь? Мы здесь, чтобы помочь.

    Что такое электричество?

    Мы можем видеть электричество в действии на наших компьютерах, освещая наши дома, как удары молнии во время грозы, но что это такое? Это не простой вопрос, но этот урок прольет на него свет!

    Хотите изучить различные батареи?

    Мы вас прикроем!

    Щелочная батарея 9В

    В наличии ПРТ-10218

    Это ваши стандартные 9-вольтовые щелочные батареи от Rayovac.Даже не думайте пытаться перезарядить их. Используйте их с…

    1

    Терминология

    Вот несколько терминов, часто используемых при описании аккумуляторов.

    Емкость — Аккумуляторы имеют разные номиналы по количеству энергии, которое может хранить данный аккумулятор. Когда батарея полностью заряжена, емкость — это количество энергии, которое она содержит.Аккумуляторы одного типа часто оцениваются по величине тока, который они могут выдавать с течением времени. Например, есть аккумуляторы емкостью 1000 мАч (миллиампер-час) и 2000 мАч.

    Номинальное напряжение элемента — Среднее напряжение, которое выдает элемент при зарядке. Номинальное напряжение батареи зависит от химической реакции, стоящей за ней. Свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор выдает 12В. Литиевая батарейка типа «таблетка» выдает 3 В.

    Ключевое слово здесь «номинальное», фактическое измеренное напряжение на батарее будет уменьшаться по мере ее разрядки.Полностью заряженная батарея LiPo будет производить около 4,23 В, а в разряженном состоянии ее напряжение может быть ближе к 2,7 В.

    Форма — Батареи бывают разных размеров и форм. Термин «АА» относится к определенной форме и стилю клетки. Есть большое разнообразие.

    Первичные и вторичные — первичные батареи являются синонимами одноразовых . После полного разряда первичные элементы невозможно перезарядить (надежно/безопасно). Вторичные батареи более известны как перезаряжаемые .Им требуется другой источник питания для полной резервной зарядки, но они могут полностью заряжаться/разряжаться много раз в течение своего срока службы. Обычно первичные батареи имеют более низкую скорость разряда, поэтому они служат дольше, но они могут быть менее экономичными, чем перезаряжаемые батареи.

    Обычные батареи, их химический состав и номинальное напряжение
    Форма батареи Химия Номинальное напряжение Перезаряжаемый?
    AA, AAA, C и D Щелочные или угольно-цинковые 1.5В
    9V Щелочные или угольно-цинковые 9V Нет
    Батарея типа «таблетка» Литиевая 3 В
    Silver Flat Pack Литий-полимерный (LiPo) 3,7 В Да
    AA, AAA, C, D (перезаряжаемые) NiMH или NiCd 1,2 В Да
    Автомобильный аккумулятор Шестиэлементный свинцово-кислотный аккумулятор 12.6В Да

    Плотность энергии — Сочетая емкость с формой и размером батареи, можно рассчитать плотность энергии батареи. Разные технологии позволяют получить разную плотность. Например, литиевые батареи обычно содержат больше сока в заданном объеме, чем щелочные батареи или батареи типа «таблетка».

    Скорость внутреннего разряда — Вы когда-нибудь пытались завести автомобиль, который простоял 6 месяцев? Батарейки разряжаются, когда стоят на полке или не используются.Скорость, с которой батарея разряжается с течением времени, называется скоростью внутренней разрядки.

    Безопасность — Поскольку батареи накапливают энергию, они в основном представляют собой очень маленькие взрывчатые вещества. Чтобы предотвратить причинение вреда, аккумуляторы спроектированы так, чтобы быть максимально безопасными. Большинство аккумуляторных технологий предназначены для безопасной разрядки в случае неправильного использования. Если вы подключите щелочную батарею неправильно, она может нагреться на ощупь, но не должна загореться. Большинство литий-полимерных аккумуляторов имеют встроенные цепи безопасности для предотвращения повреждения аккумулятора и предотвращения его небезопасного использования.

    Полный список терминов и технический обзор Википедия находится на [отличном ресурсе](http://en.wikipedia.org/wiki/Battery_(electricity)).

    Литий-полимерный

    Литий-полимерные (часто сокращенно LiPo) батареи

    очень полезны для встраиваемой электроники. Они предлагают самую высокую плотность, доступную на рынке. Поскольку в сотовых телефонах в основном используется этот тип батареи, их легко найти по разумной цене. Они и требуют специальной зарядки, поэтому обязательно используйте правильное зарядное устройство для работы.SparkFun использует различные литий-полимерные аккумуляторы на 3,7 В, многие из которых перечислены ниже. Емкость выбранной вами батареи будет зависеть от предполагаемого времени работы вашего проекта, ограничений по размеру и других факторов.

    Литий-ионный аккумулятор — 2 Ач

    В наличии ПРТ-13855

    Это очень тонкие и чрезвычайно легкие батареи на основе литий-ионной химии.Каждая ячейка выдает номинальное напряжение 3,7 В при 200…

    . 7

    Номинальное напряжение

    Отдельный элемент LiPo имеет номинальное напряжение 3,7 В . При полной зарядке вы увидите почти 4,3 В на ячейке, но при обычном использовании оно быстро упадет до 3,7 В. При истощении ячейка будет около 3В. Это означает, что ваш проект должен будет обрабатывать различные напряжения, если вы работаете непосредственно из ячейки.Если вам нужно 5 В, вам нужно будет объединить два LiPo последовательно, чтобы создать пакет на 7,4 В и отрегулировать до 5 В.

    Соединители

    В мире небольшой электроники большинство аккумуляторов LiPo поставляются с различными 2-контактными разъемами. В SparkFun мы используем разъем JST . Это предотвратит неправильное подключение аккумулятора. Разъем представляет собой фрикционную посадку, поэтому для аккуратного извлечения батареи обычно используются плоскогубцы.

    Зарядка и разрядка

    Существует множество недорогих зарядных устройств, созданных для зарядки аккумуляторов LiPo.Они обычно используют USB для зарядки аккумулятора. Не пытайтесь заряжать LiPo без зарядного устройства. Аккумулятор LiPo может быть поврежден перезарядкой, поэтому используйте специально разработанное зарядное устройство LiPo, подобное приведенному здесь:

    .

    Перед зарядкой ионно-литиевого аккумулятора убедитесь, что вы знаете емкость аккумулятора и ток заряда, подаваемый зарядным устройством. Дополнительную информацию можно найти в следующем руководстве: Настройка зарядного тока.

    Аккумуляторы

    LiPo также могут быть повреждены из-за чрезмерной разрядки.Чтобы защититься от этого, почти все батареи LiPo имеют встроенную в верхнюю часть ячейки небольшую схему безопасности, которая отключит батарею, если напряжение упадет ниже определенного порога (обычно 3V ).

    Аккумуляторы

    LiPo имеют очень низкую скорость внутреннего разряда . Это делает их хорошими кандидатами для проектов с низким энергопотреблением и необходимостью работы в течение многих дней или месяцев.

    Соблюдайте плотность энергии: Эти аккумуляторы обладают мощным зарядом и могут непрерывно обеспечивать несколько ампер.Защита от короткого замыкания отключит аккумулятор при обнаружении короткого замыкания, но при использовании этих аккумуляторов в проектах руководствуйтесь здравым смыслом.

    Мы рекомендуем LiPo почти для всех портативных приложений. Они достаточно надежны и при безопасном использовании обеспечивают отличный источник энергии.

    Другие типы литий-ионных аккумуляторов

    Круглые литий-ионные аккумуляторы большой емкости

    Эти батареи в основном использовались в фонариках, но они просты в использовании и установке и имеют много сока.

    • Номинальное напряжение — Эти аккумуляторы также имеют номинальное напряжение 3,7 В , но в отличие от плоских LiPo аккумуляторов, эти аккумуляторы с круглыми элементами НЕ имеют встроенную схему защиты. разряжая эти батареи, чтобы они не были повреждены. Более подробную информацию о схемах защиты можно найти здесь.

    • Соединители — Эти батареи можно легко интегрировать в проекты с помощью специальных держателей батарей:

    • Зарядка и разрядка — Поскольку на этих батареях нет схемы защиты, пользователь должен учитывать возможность чрезмерной или недостаточной зарядки, чтобы не повредить батарею.Мы рекомендуем универсальное зарядное устройство, подобное этому:

      .
    Литий-ионные аккумуляторы с высокой разрядкой
    Литий-ионные аккумуляторы

    с высокой разрядкой — отличный способ обеспечить питание любого радиоуправляемого, роботизированного или портативного проекта, для которого требуется небольшой аккумулятор с большой мощностью.

    • Номинальное напряжение — Они имеют номинальное напряжение 7,4 В и, как и батареи с круглыми элементами, НЕ имеют встроенную схему защиты.При зарядке и разрядке этих аккумуляторов необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы не повредить их. Более подробную информацию о схемах защиты можно найти здесь.

    • Разъемы — Разъем для зарядки представляет собой 3-контактный разъем для зарядки JST-XH. Разрядка осуществляется через разрядные провода Dean’s Connector.

    • Зарядка и разрядка -Поскольку на этих батареях нет схемы защиты, пользователь должен учитывать возможность чрезмерной или недостаточной зарядки, чтобы не повредить батарею.Поскольку обычно это аккумуляторы с двумя ячейками, требуется специальное зарядное устройство. Эта батарея не совместима с одноэлементными зарядными устройствами. Мы рекомендуем специализированное зарядное устройство, такое как это:

    Никель-металлогидридные (часто сокращенно NiMH) аккумуляторы

    — это проверенная технология перезарядки. Эти батареи часто дешевле, чем другие химические, но имеют меньшую плотность, чем LiPo. Аккумуляторы NiMH требуют менее строгих кривых зарядки, что снижает стоимость зарядных устройств.NiMH часто используются в недорогих электронных устройствах, таких как зубные щетки и беспроводные бритвы, где выходное напряжение не так важно (вы заметите, что ваша зубная щетка работает медленнее, но продолжает работать).

    Аккумулятор NiMH 2500 мАч — тип АА

    В наличии ПРТ-00335

    Никель-металлогидридные аккумуляторы 2500 мАч 1,2 В типоразмера AA.[Технология NiMH](http://en.wikipedia.org/wiki/Nickel_metal_hy…

    Каждая ячейка выдает номинально 1,2 В . Это очень похоже на щелочные батареи того же размера с выходным напряжением 1,5 В. Объединив четыре никель-металлогидридных аккумулятора AA, вы получите аккумулятор на 4,8 В, который должен работать с большинством 5-вольтовых систем, но при разрядке аккумулятора его напряжение будет падать.

    Зарядка и разрядка

    Аккумуляторы

    NiMH сами по себе не имеют цепей защиты от разряда.Схема защиты от разрядки предотвращает разряд батареи ниже определенного уровня напряжения, чтобы предотвратить повреждение батареи. Более подробную информацию о батареях NiMH и чрезмерной разрядке можно найти здесь.

    Из-за их сходства с обычными бытовыми батареями зарядка NiMH аккумуляторов часто выполняется с помощью зарядных устройств, которые подключаются к розетке. Мы рекомендуем NiMH для приложений, в которых устройство уже рассчитано на использование батарей типа AA.

    Ячейка для монет

    Батарейки типа «таблетка»

    отлично подходят для очень небольших проектов с низким энергопотреблением.Эти аккумуляторы дешевые! Покупайте их оптом, если вам нужно много. Они отлично подходят для тестирования светодиодов. Вы найдете батарейки такого типа, спрятанные внутри пультов дистанционного управления, электронных свечей и множества небольших одноразовых устройств.

    Эти батареи не являются перезаряжаемыми. Есть несколько более сложных платных версий, но подавляющее большинство монетных ячеек предназначены для выбрасывания после использования.

    Химия и технологии, лежащие в основе монетных ячеек, различаются.Одни щелочные, другие литиевые. Щелочные батарейки типа «таблетка» имеют номинальное напряжение 1,5 В. С другой стороны, литиевые батарейки типа «таблетка» имеют номинальное напряжение 3 В.

    Батарейки типа «таблетка»

    бывают нескольких размеров, каждая из которых имеет специальное кодовое название, указывающее размер и химический состав. Все щелочные батарейки-таблетки начинаются с буквы «L», а все литиевые батарейки-таблетки имеют префикс «C». Популярная CR2032, например, представляет собой литиевую батарею (номинальное напряжение 3 В) диаметром 20 мм и 3.2 мм высотой. LR1154 (он же LR44) представляет собой щелочную батарею (1,5 В) размером 11 мм в ширину и 5,4 мм в высоту.

    Батареи типа «таблетка»

    отлично подходят для питания ATtiny или других небольших микроконтроллеров и светодиодных проектов.

    щелочной

    Мы все выросли с такими одноразовыми батарейками. Эти батареи существуют уже много десятилетий, поэтому вы найдете их повсюду! Также имеется множество держателей батарей и аксессуаров для батареек AA и 9V.

    Эти батареи дешевы, безопасны в использовании и доступны везде, но, к сожалению, не являются перезаряжаемыми. Щелочная химия делает эти батареи особенно стойкими к идиотам (безопасными).

    AA и AAA являются наиболее распространенными щелочными батареями и имеют выходное напряжение 1,2 В, номинально (но при первом использовании оно составляет около 1,5 В). Поскольку АА выдают 1,2 В, вам нужно будет объединить их в пакеты по 3 или 4, чтобы запустить вашу систему на 3,3 В или 5 В. Батареи 9V, очевидно, номинально 9V.

    Аккумулятор 9 В с соединительным кабелем — отличный и быстрый способ сделать проект портативным, но не рассчитывайте, что аккумулятор прослужит очень долго! Хотя он выдает 9 вольт, емкость 9-вольтовой батареи довольно низкая.

    Щелочная батарея 9В

    В наличии ПРТ-10218

    Это ваши стандартные 9-вольтовые щелочные батареи от Rayovac.Даже не думайте пытаться перезарядить их. Используйте их с…

    1

    Мы регулярно используем этот тип батарей с новичками. Они часто чувствуют себя комфортно с этим типом батарей и могут легко их найти. Если они прикрепят батарею задом наперёд, она может нагреться, но ущерб будет незначительным. Как только учащийся освоит основы, мы обычно переводим пользователей на LiPo, потому что они служат дольше и их можно перезарядить.

    Ресурсы и дальнейшее продвижение

    Теперь, когда вы знаете немного больше о технологиях аккумуляторов, вам следует ознакомиться с этими дополнительными руководствами и проектами:

    Основные сведения о разъемах

    Разъемы являются основным источником путаницы для людей, которые только начинают знакомиться с электроникой. Количество различных вариантов, терминов и названий соединителей может затруднить выбор одного или поиск нужного.Эта статья поможет вам совершить прыжок в мир соединителей.

    Как пользоваться мультиметром

    Изучите основы использования мультиметра для измерения непрерывности, напряжения, сопротивления и тока.

    Основы LilyPad: поддержка вашего проекта

    Узнайте о возможностях питания ваших проектов LilyPad, безопасности и уходе за батареями LiPo, а также о том, как рассчитать и учесть ограничения по мощности для ваших проектов.

    Типы батарей — Curious

    Наши старые друзья

    Свинцово-кислотный

    Когда в последний раз вам приходилось вытягивать рукоятку заводной рукоятки, вставлять ее в коленчатый вал автомобиля и крутить как следует, чтобы двигатель заработал? Никогда? Это потому, что у нас есть свинцово-кислотные аккумуляторы, подключенные к двигателям наших автомобилей, которые обеспечивают импульс мощности, необходимый двигателю для запуска.Их изобрел Гастон Планте в 1859 году.

    Свинцово-кислотные аккумуляторы обычно используются для запуска двигателей автомобилей. Источник изображения: Стив Рейнуотер / Flickr.

    Как следует из названия, в этих батареях содержится некоторое количество свинца. На самом деле оба электрода (проводники, по которым электричество входит или выходит из батареи) содержат некоторое количество свинца — анод (электрод с положительными изменениями) сделан из металлического свинца (Pb), а катод (отрицательно заряженный электрод) — из диоксида свинца (PbO). 2 ). Электроды помещают в раствор электролита серной кислоты (H 2 SO 4 ), который состоит из ионов водорода (H + ) и ионов бисульфата (HSO 4 ).

    Свинец на аноде реагирует с бисульфатом из электролита, высвобождая часть электронов и образуя сульфат свинца, который образует кристаллы на аноде, и ионы водорода, которые переходят в электролит. Электроны перемещаются к катоду через внешнюю цепь, где они вместе с ионами бисульфата и водорода из электролита реагируют с катодом из диоксида свинца. При этом также образуется сульфат свинца, который снова образует кристаллы, на этот раз на катоде.

    Свинцово-кислотные аккумуляторы можно перезаряжать — те, что в наших автомобилях, заряжаются с помощью небольшого генератора, подключенного к двигателю, называемого генератором переменного тока.Вот почему, когда вы оставили фары в машине включенными, а аккумулятор разрядился, рекомендуется некоторое время покататься после запуска двигателя, чтобы дать аккумулятору время снова зарядиться.

    Когда батарея заряжается, химические реакции, описанные выше, которые производят электричество, вытесняются в обратном направлении. Покрытия из сульфата свинца растворяются и вытесняются обратно в электролит в виде ионов Pb2+ и SO 4 2-. Затем ионы Pb 2+ захватывают два электрона и вновь осаждаются на аноде в виде нейтрального Pb.

    На катоде ионы Pb 2+ отдают два электрона, образуя молекулы воды (H 2 O) и реагируя с ними с образованием нейтрального диоксида свинца на катоде, а некоторые ионы бисульфата возвращаются в раствор электролита.- \to \text{PbSO}_4 + \text{ 2H}_2\text{O}$$

    Суммарная реакция:

    $$\text{Pb} + \text{PbO}_2 + \text{2H}_2\text{SO}_4 \to \text{2PbSO}_4 + \text{2H}_2\text{O}$$

    Ультрабатарея

    Разработанная в CSIRO батарея Ultrabattery представляет собой усовершенствованную версию традиционной свинцово-кислотной батареи.Он сочетает в себе стандартную технологию свинцово-кислотных аккумуляторов с суперконденсатором. Когда обычная свинцово-кислотная батарея разряжается, реакция, которая ее запускает, приводит к образованию кристаллов сульфата свинца как на аноде, так и на катоде. В процессе перезарядки эти покрытия удаляются, но электроды (и, следовательно, батарея) со временем изнашиваются. Кроме того, батарея не любит работать в частично заряженном состоянии — состоянии, при котором батарея подвергается повторяющимся коротким циклам разрядки и перезарядки, при этом батарея никогда полностью не разряжается и не заряжается.Этот режим частичной зарядки особенно важен для транспортных средств.

    UltraBattery использует суперконденсатор для компенсации проблемных реакций свинцовых электродов в свинцово-кислотной батарее, увеличивая срок ее службы. Поскольку суперконденсатор может очень быстро накапливать и накапливать заряд, он может поглощать доступную мощность, а затем подавать ее в батарею с нужной скоростью. Ему удается уменьшить накопление сульфатов, возникающих в результате процесса разрядки-зарядки в стандартной свинцово-кислотной батарее.

    UltraBattery также сравнительно дешев в производстве, примерно на 70 процентов дешевле, чем литий-ионные батареи, используемые в настоящее время в гибридных электромобилях. Еще одним потенциальным применением UltraBattery могут быть электростанции для хранения и «сглаживания» энергии, производимой возобновляемыми источниками, такими как солнце и ветер. В крупномасштабных испытаниях ветряной электростанции в Австралии UltraBattery превзошла обычные свинцово-кислотные батареи.

    • Что такое суперконденсатор?

      Конденсатор похож на аккумулятор… но не совсем.Энергия батареи исходит от химической реакции между ее компонентами. Электричество генерируется потоком электронов в ходе окислительно-восстановительной реакции между анодом и катодом.

      Конденсатор также обеспечивает энергию, но не в результате химической реакции. Конденсаторы состоят из двух проводящих пластин с диэлектриком или изолятором (вещество, которое не проводит электричество) между ними. Когда эти пластины подключены к электрическому току, ток течет в них; одна пластина хранит отрицательный заряд на своих поверхностных атомах, а другая — положительный заряд, опять же на поверхностных атомах.Поскольку эти разнозаряженные пластины разделены непроводящим диэлектриком, создается электрическое поле, которое накапливает электрическую энергию. Когда конденсатор подключен к другой цепи, он высвобождает (разряжает) электрическую энергию.

      Конденсаторы обычно очень быстро высвобождают свою энергию — они обеспечивают быстрые всплески энергии. Это делает их полезными для довольно специфических задач, таких как включение вспышки на камере. Вспышка быстро использует много энергии для создания яркого света, затем конденсатор перезаряжается от аккумулятора камеры, чтобы его можно было снова использовать для следующего снимка.

      Облако — это конденсатор: мелкие частицы льда в облаке сталкиваются друг с другом и с другими частицами влаги, и электроны могут сбиваться. Эти электроны имеют тенденцию накапливаться в нижних областях облака. Маленькие и теперь положительно заряженные частицы поднимаются к вершине облака. Это означает разделение зарядов и электрическое поле внутри облака. По мере того, как отрицательный заряд в нижней части облака увеличивается в силе, он отталкивает от себя другие отрицательные заряды — он толкает электроны на поверхности Земли глубже в землю, а это означает, что на поверхности накапливается положительный заряд.В итоге мы получаем отрицательно заряженную область (нижняя часть облака), отделенную от положительно заряженной области (земли) плохим проводником электричества (воздухом). Когда электрическое поле в облаке становится достаточно сильным, оно может «разбивать» окружающий воздух на ионизированные (заряженные) частицы, превращая его из непроводящего изолятора в проводник. Электрическая энергия, хранящаяся в облаке, мгновенно высвобождается во вспышке молнии.

      Суперконденсаторы

      — это просто сверхмощные конденсаторы с большей емкостью.Это означает, что они способны хранить гораздо больше электроэнергии, чем обычные конденсаторы.

    Никель-кадмий

    Хотя никель-кадмиевые (NiCad) батареи уже давно устарели, они были первыми перезаряжаемыми батареями, использовавшимися в электроинструментах, фонариках и других портативных устройствах. Это были парни из наших мобильных телефонов до того, как их вытеснили литий-ионные аккумуляторы. Иногда их до сих пор находят в виде старых аккумуляторов типа АА для фонариков и игрушек. Подобно свинцово-кислотным батареям, эта химия элементов существует уже давно — первые никель-кадмиевые батареи поступили в продажу в 1910 году!

    Никель-кадмиевые батареи были первыми перезаряжаемыми батареями, которые использовались в электроинструментах, фонариках и других портативных устройствах.Источник изображения: цифровой интернет / Flickr.

    Анод изготовлен из кадмия (Cd), а их катоды представляют собой гидроксид оксида никеля (NiO(OH) 2 ), обычно с электролитом из гидроксида калия (KOH).

    Гидроксид оксида никеля является очень хорошим электродом, поскольку он может иметь большую площадь поверхности, что увеличивает активную площадь, доступную для реакции. Кроме того, он не вступает в реакцию с электролитом во время реакции, что сохраняет раствор электролита в чистоте и помогает ячейке прослужить (относительно) долгое время, прежде чем надоедливые побочные реакции приведут к ее деградации.-$$

    Полная реакция при разряде батареи:

    $$\text{2NiO(OH)} + \text{Cd} + \text{2H}_2\text{O} \to \text{2Ni(OH)}_2 + \text{Cd(OH)}_2 $$

    NiCad аккумуляторы имели несколько недостатков. Во-первых, они были подвержены так называемому «эффекту памяти», когда батареи «запоминали» предыдущие уровни разрядки и не заряжались должным образом. Это было вызвано образованием крупных, а не мелких кристаллов кадмия в процессе перезарядки.Обеспечение того, чтобы аккумулятор был правильно разряжен перед перезарядкой, помогло предотвратить эту проблему. Но нужно быть осторожным — полная разрядка никель-кадмиевого аккумулятора также повреждает его.

    Во-вторых, скорость саморазряда никель-кадмиевой батареи составляет около 15–20% в месяц. Это означает, что если они простояли на полке несколько месяцев, они потеряли большую часть своего заряда.

    В-третьих, кадмий дорог и является токсичным тяжелым металлом, а это означает, что утилизация батарей вредна для окружающей среды.

    Никель-металлогидрид (NiMH)

    Эти проблемы с никель-кадмиевыми батареями привели к тому, что кадмиевый анод был заменен интерметаллическим сплавом, поглощающим водород (комбинация металлов с определенной кристаллической структурой), который может поглощать до 7 процентов водорода по весу. По сути, анодом является водород; металлический сплав просто служит для него сосудом для хранения.

    Наиболее распространенной комбинацией металлов для этого сплава являются металлы с сильной способностью к гидридообразованию, а также металлы со слабым гидридообразованием.

    Еще одно соображение при составлении металлического сплава заключается в том, что когда некоторые металлы поглощают водород, реакция выделяет тепло — она экзотермическая. Другие поглощают тепло в результате эндотермической реакции. На самом деле нам не нужна батарея, которая либо выделяет, либо поглощает тепло при разрядке, поэтому, наряду с сочетанием сильных и слабых гидридов, из которых сделан сплав, нам нужна комбинация экзотермических и эндотермических металлов.

    Чаще всего электрод представляет собой комбинацию редкоземельных элементов, таких как лантан (La), церий (Ce), неодим (Nd) или празеодим (Pr), смешанный с никелем (Ni), кобальтом (Co), марганцем ( Mn) или алюминия (Al).

    Электроны, которые производят электрический ток батареи, образуются в результате окисления атомов водорода, которые превращаются в протоны. Эти протоны реагируют с ионами гидроксида (OH ) из электролита с образованием воды. Металлический сплав, образующий анод вместе с водородом, не принимает участия в химической реакции, приводящей в движение элемент; это в основном свидетель, который просто обеспечивает дом для всех важных ионов гидрида.- $$

    Полная реакция при разряде батареи:

    $$\text{NiO(OH)} + \text{MH} \to \text{M} + \text{Ni(OH)}_2 + \text{H}_2\text{O} $$

    Никель-металлогидридные батареи очень похожи на никель-кадмиевые батареи по напряжению, емкости и области применения.Эффект памяти менее проблематичен, чем у NiCad, и они имеют более высокую плотность энергии. Они до сих пор используются в качестве стандарта для перезаряжаемых батареек типа АА.

    Щелочной
    Щелочные батареи

    используются в игрушках, электронике, портативных проигрывателях компакт-дисков, которые мы использовали в девяностых, и в плеерах Walkman, которые были популярны в восьмидесятых. На их долю приходится основная часть аккумуляторов, которые производятся сегодня, хотя их место на вершине, скорее всего, скоро будет конкурировать с литий-ионными аккумуляторами в наших телефонах, ноутбуках и во все большем количестве других гаджетов.

    Щелочные батареи бывают разных форм и размеров, и на их долю приходится большая часть батарей, производимых сегодня. Источник изображения: Pulpolux/Flickr.

    Они популярны, потому что имеют низкую скорость саморазряда, обеспечивающую длительный срок хранения, и не содержат токсичных тяжелых металлов, таких как свинец или кадмий. Несмотря на то, что перезаряжаемые щелочные батареи были разработаны, они, как правило, предназначены только для одноразового использования. Как только они разряжаются, их отправляют на переработку (или, что чаще, на свалку, поскольку мест, где их перерабатывают, не так много).

    Эти батареи имеют цинк в качестве анода и диоксид марганца (MnO 2 ) в качестве катода. Однако их название происходит от щелочного раствора, используемого в качестве электролита. Обычно это гидроксид калия (КОН), который может содержать большое количество растворенных ионов. Чем больше ионов может поглотить раствор электролита, тем дольше может продолжаться окислительно-восстановительная реакция, приводящая в движение батарею.

    Цинковый анод обычно имеет порошкообразную форму. Это дает ему большую площадь поверхности для реакции, что означает, что клетка может высвобождать свою энергию довольно быстро.-$$

    Mn начинается с +4 и становится +3, когда получает один электрон.

    Полная окислительно-восстановительная реакция:

    $$\text{Zn(s)} + \text{2MnO}_2\text{(s)} \longleftrightarrow \text{Mn}_2\text{O}_3\text{(s)} + \text{ ZnO(s)}$$

    И это подводит нас к батареям, которые в наши дни питают большинство наших смартфонов и ноутбуков: литий-ионным батареям. Эти ребята настолько важны, что мы хотели относиться к ним с должным уважением (и подробностями), которых они заслуживают, поэтому вы можете прочитать о них в их собственной функции Nova.

    Новички

    Окислительно-восстановительный поток

    В проточной окислительно-восстановительной батарее отсутствуют реактивные электроды и используется раствор электролита для переноса электронов, создающих ток. Проточная батарея по-прежнему имеет сторону анода и сторону катода, но вместо металлических электродов, которые отдают и принимают электроны, у нее есть два «резервуара», заполненных растворами электролитов, в которых растворены активные химические вещества.Существует два типа раствора: анолит, который заменяет анод типичной ячейки, и католит, который действует как катод. Эти растворы перекачиваются вокруг батареи и встречаются в реакционной ячейке или «стеке». Здесь они разделены мембраной, поэтому не смешиваются, однако ионами и электронами можно обмениваться через барьер. Они также встречаются с электродами.

    Ученые-исследователи IBM с проточной окислительно-восстановительной батареей. Источник изображения: IBM Research/Flickr.

    Поскольку раствор анолита содержит химические вещества с более высоким химическим потенциалом, чем в растворе католита, когда два раствора встречаются в реакционной ячейке, электроны от анолита направляются через ионопроницаемую мембрану на католит.Эти электроны перехватываются и отправляются выполнять свою полезную работу.

    Опять же, это окислительно-восстановительная реакция, которая управляет генерацией электрического тока в батареях этого типа. Анолит окисляется, когда он теряет электроны, а католит восстанавливается, когда он принимает электроны. Когда весь анолит окислился, т. е. потерял все электроны, которые он должен был отдать, его емкость исчерпана и его необходимо перезарядить.

    Одно из преимуществ проточных окислительно-восстановительных батарей заключается в том, что их емкость зависит от размера резервуаров с раствором электролита. Если вам нужна батарея, которая может работать дольше, вам просто нужно приобрести резервуары большего размера с большим количеством раствора в них.Однако это также означает, что они довольно громоздкие. В основном они используются для операций в промышленных масштабах, таких как хранение энергии, производимой ветряными или солнечными электростанциями. В вашем ноутбуке никогда не будет проточной батареи.

    Другая действительно замечательная особенность проточных батарей заключается в том, что, поскольку они не имеют твердых электродов, они не страдают от большинства способов, которыми перезаряжаемые батареи со временем ухудшаются. В принципе, это дает им очень долгий срок службы — идеально подходит для использования в солнечных или ветряных электростанциях, в которых батареи заряжаются и разряжаются, по крайней мере, каждый день.

    В проточных батареях

    чаще всего используется ванадий (V). Поскольку этот элемент может благополучно существовать в нескольких различных состояниях окисления — состояниях с разными химическими/окислительно-восстановительными потенциалами — и анолит, и католит могут быть изготовлены из разных форм ванадия. Это решает любые проблемы перекрестного загрязнения растворов электролитов, изготовленных из разных элементов.

    Для подзарядки проточного аккумулятора система работает в обратном порядке. Прикладывается внешнее напряжение, и электроны, которые оказались в католите при использовании батареи, отбрасываются обратно в анолит, а положительные ионы возвращаются обратно в католит.

    В результате нового исследования была получена проточная батарея, в которой используются ионы лития, и в основном она работает на том же химическом составе, что и литий-ионные батареи в наших телефонах и ноутбуках. Аккумулятор имеет анолит диоксида титана (TiO 2 ) и католит фосфата лития-железа (LiFePO 4 ). Ранее проблемы с мембраной, разделяющей растворы двух электролитов, препятствовали успешному применению литий-ионной технологии в контексте проточных аккумуляторов — они либо были слишком хрупкими, либо не позволяли эффективно пропускать ионы лития.

    Потенциальная плотность энергии этой батареи в 10 раз выше, чем у других проточных батарей. Однако скорость, с которой он в настоящее время поставляет энергию, слишком мала для практического использования, поэтому исследователи ищут способы ее улучшить.

    Основным недостатком проточных батарей является то, что их работа зависит от насосной системы для циркуляции растворов анолита и католита через реакционную ячейку. Это вводит ряд движущихся частей, которые необходимо регулярно обслуживать и обслуживать.

    Литий-серный
    Литий-серные аккумуляторы

    обещают стать дешевой альтернативой дорогим литий-ионным вариантам. Сера дешевая и ее много.

    Анод литий-серной батареи представляет собой очень тонкую (и легкую) полоску металлического лития. Катод будет… как вы уже догадались… серой (ну, смесью серы и углерода). Эта комбинация имеет очень хорошее потенциальное напряжение, и оба электрода будут легче, чем в обычных литий-ионных батареях, что делает плотность энергии батареи в пять раз выше.

    Литий-серная батарея (слева) по сравнению с размером монеты. Литий-серные батареи перспективны, но еще не используются в коммерческих масштабах. Источник изображения: Окриджская национальная лаборатория / Flickr.

    Реакция, происходящая во время разряда, включает окисление лития на аноде и образование сульфида лития. При этом высвобождаются электроны, обеспечивающие электрический ток. На катоде сера восстанавливается и также реагирует с литием, образуя последовательный ряд соединений с различным содержанием в них серы (полисульфиды).

    $$\text{S}_8 \to \text{Li}_2\text{S}_8 \to \text{Li}_2\text{S}_6 \to \text{Li}_2\text{S} _4 \to\text{Li}_2\text{S}_2$$

    Проблема в том, что эта батарея не очень долговечна, так как катод серы не очень долгоживущий. Многие полисульфиды легко растворяются в растворе электролита, а это означает, что во время каждого цикла разряда часть серы с катода безвозвратно теряется в растворе.

    Другая проблема заключается в том, что по мере того, как литий реагирует с серой катода, объем образовавшегося соединения лития серы примерно на 80 процентов превышает объем серного катода до реакции.Это расширение вызывает разрушение катода.

    Независимо от их состава батареи незаменимы в нашей повседневной жизни и останутся таковыми в будущем. Они будут иметь решающее значение для обеспечения непрерывного прогресса в портативных технологиях, позволяя совершенствовать и практичнее электромобили, а также обеспечивая то, что часто называют «недостающим звеном» возобновляемой энергии — способность накапливать избыточную электроэнергию, вырабатываемую ветром, солнцем и другими источниками энергии. источники для последующего использования.

    Эта тема является частью нашей серии статей о батареях, состоящей из четырех частей.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    *